CN102432053A

CN102432053A - 一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺

Info

Publication number: CN102432053A
Application number: CN2011103019665A
Authority: CN
Inventors: 孙继红; 王金鹏
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-05-02

Abstract

一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺属于化工领域，该工艺是应用下述净化系统；该净化系统包括进气管道、出气管道、净化塔、粉尘收集装置以及反吹装置；在制酸炉中通过萤石与硫酸反应得到的携带大量粉尘颗粒的无水氟化氢气体，经过进气管道进入净化塔；经过净化塔中的膜材料过滤后由出气管排出；最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品，在除杂工艺运行过程中，每隔1-2小时由反吹装置吹洗一次，所吹洗下来的粉尘颗粒通过粉尘收集装置收集并从净化塔底部排出。该工艺生产成本低，技术参数容易控制，工况操作方便，安全环保，可规模化连续生产等优点。使用该除杂工艺后，干法氟化铝产品质量均能达到国家标准所规定的一级品的各项指标。

Description

一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种干法氟化铝生产中的除杂工艺。

背景技术

干法氟化铝作为重要的无机氟化物产品之一，主要用于炼铝工业，是电解铝生产主要的氟化盐溶剂品种之一。在现有技术中，干法氟化铝的主要生产工艺为：首先采用萤石和硫酸在制酸炉中通过反应制取含有大量粉尘的氟化氢气体，然后再用硫酸经过净化后进入流化床与干燥脱水的氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。由于干法工艺简单，反应效率较高，近年来该工艺已经成为我国氟化铝生产的主要发展方向。但是，对于品位较低的萤石矿，其中的各种杂质在与硫酸反应过程中不可避免地通过氟化氢气体带入氟化铝产品中，导致干法氟化铝产品质量较难达到国家规定的一级品的各项指标(依据国家标准GB/T4292-2007中的AF-1级)，尤其不能满足氟化铝产品中SiO₂含量不大于0.30％，P₂O₅含量不大于0.04％的指标。

近年来，国内相关企业和科研团体主要采用硫酸洗涤工艺通过净化无水氟化氢气体达到滤除氟化铝中的SiO₂和氧化铁等多种杂质，但是这些生产工艺或设备存在的主要问题之一就是对于氟化氢气体中的粉尘颗粒脱除不干净，特别是对于其中的亚微米及纳米级以下小颗粒，净化效果不理想；同时工艺复杂，生产过程难以控制。专利CN201180092Y公开了一种氟化氢气体的净化工艺，其特点是在生产氟化氢气体的反应设备中，在输送硫酸管中的进气管末端，通过安装喷头，达到除杂效果，其缺点是容易造成进气管频繁堵塞，工艺参数波动较大。专利CN101139106A利用氟化氢气体与SiF₄气体冷凝点的不同，通过控制冷凝温度，达到脱硅效果。但是，该方法存在能耗高，容易造成环境污染，且只能除脱一种含硅的粉尘颗粒等缺点。

专利CN1190913A公开了一种用于半导体加工的超纯氢氟酸的现场制造方法，其主要特点就是通过对氢氟酸的蒸发和除砷过程得到产品，但是该专利技术是在10-50℃和加压条件下进行操作，与目前干法(萤石与浓硫酸通过高温反应制的无水HF气体，操作温度一般在60～100℃)生产工艺不同。专利RU2091141C1公开了净化无水HF气体的滤膜材料，但是只给出了滤膜材料的一般性能指标，并未给出其具体的比表面积，孔径范围、耐温性以及耐负压等详细的结构参数。

发明内容

为克服现有技术不足，主要是针对无水氟化氢气体中亚微米及纳米级以下粉尘颗粒的脱除问题，提供了一种干法氟化铝生产中的除杂工艺。

一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺，其特征在于：该工艺是应用下述净化系统；该净化系统包括进气管道、出气管道、净化塔、粉尘收集装置以及反吹装置；进气管道位于净化塔的下半部，出气管道位于净化塔的上半部；净化塔中放置能耐温度：60-100℃和耐负压：1000-3000Pa的膜材料，膜材料孔径小于1μm，同时，该膜材料具有耐氢氟酸腐蚀，所有膜材料总比表面积大于180m²/g；收集装置上端与净化塔底部相连接；反吹装置位于净化塔上半部或顶部，一端与净化塔相连，另一端与空压机相连；

在制酸炉中通过萤石与硫酸反应得到的携带大量粉尘颗粒的无水氟化氢气体，经过进气管道进入净化塔；经过净化塔中的膜材料过滤后由出气管排出；最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品，在除杂工艺运行过程中，每隔1-2小时由反吹装置吹洗一次，所吹洗下来的粉尘颗粒通过粉尘收集装置收集并从净化塔底部排出。

进一步，所述膜材料选自聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜或塑烧板。

该除杂工艺具有生产成本低，技术参数容易控制，工况操作方便，安全环保，可以规模化连续生产等优点。使用该除杂工艺后，干法氟化铝产品质量均能达到国家标准所规定的一级品的各项指标(依据国家标准GB/T4292-2007中的AF-1级)。经测氟化铝产品中SiO₂含量不大于0.30％，P₂O₅含量不大于0.04％。所脱除的粉尘颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。

附图说明

图1：干法氧化铝生产中的除杂工艺流程图

图2：干法氧化铝生产工艺中的除杂工艺结构示意图

1，净化塔；

2，进气管道；

3，出气管道；

4，反吹装置；

5，过滤材料；

6，粉尘收集装置

具体实施方式

在制酸炉中通过萤石与硫酸反应得到的携带大量粉尘颗粒的无水氟化氢气体，经除杂工艺后进入流化床与氢氧化铝反应，得到干法氟化铝产品。

该除杂工艺包括进气管道、出气管道、净化塔、粉尘收集装置以及反吹装置。进气管道位于净化塔的下半部，一端与净化塔通过弯管连接，另一端与制酸炉相连；出气管道位于净化塔的上半部，一端与净化塔通过直管相连，另一端与流化床系统相连；净化塔中放置能够耐温度：60-100℃和耐负压：1000-3000Pa的过滤材料，同时，该过滤材料具有耐氢氟酸腐蚀，而且其孔道小于1um，比表面积大于180m²/g，优选四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜和塑烧板过滤材料；粉尘收集装置形状为喇叭口，其中喇叭口朝下，上端与净化塔底部相连接；反吹装置位于净化塔上半部或顶部，一端与净化塔通过直管相连，另一端与空压机相连。

采用三级萤石(依据萤石矿质量国家标准GB5690-85)和发烟硫酸(质量浓度为125％)在制酸炉中通过反应(反应条件按常规工业方法进行)制取含有各种杂质的氟化氢气体，经进气管导入除杂工艺后由出气口送出无水氟化氢气体，最后进入流化床与氢氧化铝反应(反应条件按常规工业方法进行)，从而获得干法氟化铝产品，其性能参数优于国家规定的一级品的各项指标(依据国家标准GB/T4292-2007中的AF-1级)。在除杂工艺运行过程中，每隔2小时由反吹装置吹洗一次，吹洗时间为2分钟，所吹洗下来的粉尘颗粒通过粉尘收集装置收集并从底部排出。经测氟化铝产品中SiO₂含量不大于0.30％，P₂O₅含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。

除杂工艺中过滤材料性能参数：温度60-100℃，负压：1000-3000pa，耐氢氟酸腐蚀，孔道小于1um，比表面积大于180m²/g。

Claims

1.一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺，其特征在于：该工艺是应用下述净化系统；该净化系统包括进气管道、出气管道、净化塔、粉尘收集装置以及反吹装置；进气管道位于净化塔的下半部，出气管道位于净化塔的上半部；净化塔中放置能耐温度：60-100℃和耐负压：1000-3000Pa的膜材料，膜材料孔径小于1μm，同时，该膜材料具有耐氢氟酸腐蚀，所有膜材料总比表面积大于180m²/g；收集装置上端与净化塔底部相连接；反吹装置位于净化塔上半部或顶部，一端与净化塔相连，另一端与空压机相连；

2.根据权利要求1所述的一种干法生产氟化铝过程中的脱硅除磷工艺，其特征在于：所述膜材料选自聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜或塑烧板。