CN102211784B - 利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氟化铝生产领域，具体涉及一种利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，包括氟化氢气体的制备、氟化氢气体的净化以及氟化氢气体与氢氧化铝反应制备干法氟化铝。本发明的优点在于通过技术改进和工艺调整将萤石中SiO2质量含量提高到1.2～1.7％，仍然能够生产出合格的氟化铝。

Description

利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法
技术领域
本发明属于氟化铝生产领域，具体涉及一种利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法。
背景技术
杂质硅作为干法氟化铝中严格控制的指标，对电解铝的延展性及柔韧性都产生较大的影响。目前若生产符合要求的干法氟化铝产品，所需萤石中SiO2质量含量不能超过1.0％。但是随着萤石资源越来越受到国家的重视，出口配额的限制和将萤石提升为战略性资源的政策出台，以及氟化工产业的迅猛发展，适合干法氟化铝生产的萤石资源是越来越少。
目前，应用传统的工艺条件生产符合国标的产品越来越难，众多厂家采用的萤石-制酸-蒸发-制盐的工艺消耗大，环保问题较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，能够生产合格的低硅氟化铝产品，节省现有的萤石资源。
本发明所述的利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，包括以下生产步骤：
(1)将混合硫酸与高硅萤石粉按照质量比1.2～1.24∶1加入到外加热式回转反应炉中进行反应制得粗氟化氢气体，控制外加热式回转反应炉的混合室出口温度为580～610℃，外加热式回转反应炉转速1.8～2rpm。具体化学反应方程式为：
H2SO4+CaF2＝2HF+CaSO4。
(2)外加热式回转炉中产生的粗氟化氢气体，由预净化塔下部进入塔内，与逆向流动的预净化酸充分接触，洗去气体中的粉尘、硫酸雾、水分及部分杂质，该预净化酸为98wt％硫酸与水的混合液，控制预净化酸中的水分为12～15wt％，净化后的氟化氢气体再经除雾器将其携带的酸雾分离得到较纯净的氟化氢气体。
(3)较纯净的氟化氢气体导入流化床反应器的底部作为流化气体，在流化床反应器内与上部加入干燥后的氢氧化铝直接作用得到干法氟化铝。从底层进入的氟化氢气体与顶层加入的干燥后的氢氧化铝，在多层流化床反应器中激烈反应，释放出的反应热，足可维持化学反应所需的温度。具体化学反应方程式为：
AL(OH)3＝AL2O3+H2O
6HF+AL2O3＝2AlF3+3H2O。
其中，步骤(1)中所述的混合硫酸优选按照以下质量比的组分混合制备：
1.5～4.5∶1＝98wt％硫酸：105wt％发烟硫酸。
步骤(1)中所述的高硅萤石粉优选选用SiO2质量含量1.2～1.7％的萤石粉。
步骤(2)中预净化塔流出的预净化酸经过高位槽脱水后流入混合硫酸中，作为混合硫酸的原材料循环使用，提高了使用效率，节约了资源。
本发明的优点在于通过技术改进和工艺调整将萤石中SiO2质量含量提高到1.2～1.7％，仍然能够生产出合格的氟化铝。通过将本方法应用于生产，使用高硅萤石与之前技术相比，每吨氟化铝成本可降低约200元，以产能3万吨/年计，每年可节约成本600万元。生产的干法氟化铝产品完全可达到国标GB/T4292-2007中国标AF-1等级，能够满足电解铝生产的正常使用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1：
按照以下步骤制备氟化铝：
(1)将混合硫酸与高硅萤石粉按照质量比1.2∶1加入到外加热式回转反应炉中进行反应制得粗氟化氢气体，控制外加热式回转反应炉的混合室出口温度为600℃，外加热式回转反应炉转速2rpm。其中，混合硫酸为质量比2∶1的98wt％硫酸和105wt％发烟硫酸的混合酸，高硅萤石粉选用SiO2质量含量为1.4％的萤石粉。
(2)外加热式回转炉中产生的粗氟化氢气体，由预净化塔下部进入塔内，与逆向流动的预净化酸充分接触，洗去气体中的粉尘、硫酸雾、水分及部分杂质，该预净化酸为98wt％硫酸与水的混合液，控制预净化酸中的水分为14wt％，净化后的氟化氢气体再经除雾器将其携带的酸雾分离得到较纯净的氟化氢气体。预净化塔流出的预净化酸经过高位槽脱水后流入混合硫酸中，作为混合硫酸的原材料循环使用。
(3)较纯净的氟化氢气体导入流化床反应器的底部作为流化气体，在流化床反应器内与上部加入干燥后的氢氧化铝直接作用得到干法氟化铝。从底层进入的氟化氢气体与顶层加入的干燥后的氢氧化铝，在多层流化床反应器中激烈反应，释放出的反应热，足可维持化学反应所需的温度。
制备得到的氟化铝技术指标为：
Figure BDA0000062251540000031
实施例2：
按照以下步骤制备氟化铝：
(1)将混合硫酸与高硅萤石粉按照质量比1.22∶1加入到外加热式回转反应炉中进行反应制得粗氟化氢气体，控制外加热式回转反应炉的混合室出口温度为590℃，外加热式回转反应炉转速1.8rpm。其中，混合硫酸为质量比3∶1的98wt％硫酸和105wt％发烟硫酸的混合酸，高硅萤石粉选用SiO2质量含量为1.6％的萤石粉。
(2)外加热式回转炉中产生的粗氟化氢气体，由预净化塔下部进入塔内，与逆向流动的预净化酸充分接触，洗去气体中的粉尘、硫酸雾、水分及部分杂质，该预净化酸为98wt％硫酸与水的混合液，控制预净化酸中的水分为12wt％，净化后的氟化氢气体再经除雾器将其携带的酸雾分离得到较纯净的氟化氢气体。预净化塔流出的预净化酸经过高位槽脱水后流入混合硫酸中，作为混合硫酸的原材料循环使用。
(3)较纯净的氟化氢气体导入流化床反应器的底部作为流化气体，在流化床反应器内与上部加入干燥后的氢氧化铝直接作用得到干法氟化铝。从底层进入的氟化氢气体与顶层加入的干燥后的氢氧化铝，在多层流化床反应器中激烈反应，释放出的反应热，足可维持化学反应所需的温度。
制备得到的氟化铝技术指标为：
Figure BDA0000062251540000032
通过实施例1和实施例2，将本方法应用于生产后，使用高硅萤石与之前技术相比，每吨氟化铝成本可降低约200元，以产能3万吨/年计，每年可节约成本600万元。生产的干法氟化铝产品完全可达到国标GB/T4292-2007中国标AF-1等级，能够满足电解铝生产的正常使用。

Claims (3)

1.一种利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，其特征在于包括以下生产步骤： 
（1）将混合硫酸与高硅萤石粉按照质量比1.2~1.24:1加入到外加热式回转反应炉中进行反应制得粗氟化氢气体，控制外加热式回转反应炉的混合室出口温度为580~610℃，外加热式回转反应炉转速1.8~2rpm； 
（2）外加热式回转炉中产生的粗氟化氢气体，由预净化塔下部进入塔内，与逆向流动的预净化酸充分接触，洗去气体中的粉尘、硫酸雾、水分及部分杂质，该预净化酸为98wt%硫酸与水的混合液，控制预净化酸中的水分为12~15wt%，净化后的氟化氢气体再经除雾器将其携带的酸雾分离得到较纯净的氟化氢气体； 
（3）较纯净的氟化氢气体导入流化床反应器的底部作为流化气体，在流化床反应器内与上部加入干燥后的氢氧化铝直接作用得到干法氟化铝；
步骤（1）中所述的混合硫酸是按照以下质量比的组分混合制备的： 
1.5~4.5:1=98wt%硫酸：105wt%发烟硫酸。 
2.根据权利要求1所述的利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，其特征在于步骤（1）中所述的高硅萤石粉为SiO2质量含量1.2~1.7%的萤石粉。 
3.根据权利要求1所述的利用高硅萤石粉生产低硅干法氟化铝的生产方法，其特征在于步骤（2）中预净化塔流出的预净化酸经过高位槽脱水后流入混合硫酸中。 
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