CN111690823A - 一种铝电解槽用氟化铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝电解槽用氟化铝的制备方法。先将富锂钾铝电解质浸出液加碱调节PH，并控制Al3+、F‑、OH‑比例进行沉淀反应，反应温度为20~110℃，反应时间20~120min，得到一定量的沉淀，所得沉淀产物在350~650℃煅烧1~3h，即可得到无水氟化铝。本发明通过加碱并控制Al3+、F‑、OH‑比例获得羟基氟化铝，再通过煅烧处理，获得氟化铝，最高能同时回收Al3+90wt%、F‑90 wt%以上，该过程不引入其他杂质，碱金属损失率低，操作简单，为后续沉锂做准备，处理成本低。

Description

一种铝电解槽用氟化铝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽用氟化铝的制备方法，属于冶金领域。
背景技术
我国铝土矿主要分布在山西、河南、广西、贵州等地，由铝土矿生产得到氧化铝，氧化铝作为电解铝的重要原料，其消耗量不断增加，我国原本较少的高品质铝土矿已近枯竭，大多数企业不得不大量开采利用中低品质的铝土矿来生产氧化铝。然而，中低品质铝土矿生产的氧化铝含有多种杂质元素，如Li、K等。许多地区生产的氧化铝中锂含量均超过0.03%，通常来说氧化铝含量超过0.03%就称之为富锂氧化铝，根据相关调查研究，国内富锂氧化铝产量占总产量的60%以上。含Li、K氧化铝在进入铝电解槽后，其Li、K等元素在铝电解质中不断累积，由于锂收入(氧化铝中的锂)大于锂支出(铝液中的锂、槽体中的锂、炉帮中的锂等)，电解液中的锂盐不断累积，其含量一般随着槽龄增加不断增长。为此，有些铝电解企业为了降低电解槽中的锂盐含量，从电解槽中舀出富锂钾铝电解质，补充新鲜电解质，这会产生大量的富锂钾铝电解质。
对于废旧富锂钾铝电解质的回收利用，中国专利说明书CN105293536A在处理过程中选择了无机酸浸出，中国专利说明书CN105543504B选择了先焙烧预处理再进行无机酸浸出，专利201910609881X选择了先热处理再进行无机盐浸出，浸出液随后经过除杂后直接用于沉锂，但是，这些浸出液中含有大量的Al、F资源，并未得到回收处理，若不进行有效处理，不仅会导致资源浪费，而且也会影响下一步的沉锂环节。因此，对于现行富锂钾铝电解质的浸出液中，如何回收Al、F尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝电解槽用氟化铝的制备方法，利用富锂钾铝电解质浸出液提供铝源和氟源生产氟化铝原料。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种铝电解槽用氟化铝的制备方法，包括如下步骤：
S1、提供富锂钾铝电解质浸出液；
其中，所述富锂钾铝电解质浸出液中F-、Al3+的摩尔比为1-3：1；
S2、向S1中富锂钾铝电解质浸出液中添加碱或碱液，使得溶液中F-、Al3+、OH-的摩尔比为1-3：1：1-3，搅拌20-120min后，过滤，获得滤液和滤渣；
S3、对S2中获得的滤渣进行煅烧处理，获得氟化铝。
进一步地，S1中，所述富锂钾铝电解质浸出液中F-、Al3+的摩尔比为1.5-2：1。
进一步地，所述富锂钾铝电解质浸出液包括富锂钾铝电解质的酸性浸出液和/或富锂钾铝电解质的无机盐浸出液。
进一步地，S1中，所述富锂钾铝电解质浸出液包括富锂钾铝电解质酸性浸出液、无机盐浸出液、预处理后酸性浸出液、预处理后无机盐浸出液中的一种或多种。
进一步地，S2中，向S1中富锂钾铝电解质浸出液中添加碱或碱液，使得溶液中F-、Al3+、OH-的摩尔比为1.5-2：1：1.2-2。
进一步地，S2中，所述碱包括NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3中的一种或多种。
进一步地，S2中，控制溶液的温度为20-110℃，可选的，搅拌50-100min。
进一步地，S3中，煅烧温度为350-650℃，可选的，煅烧时间为1-3h。
通过本发明的方法可以富锂钾铝电解质浸出液为原料，生产铝电解槽用氟化铝，本发明方法适用范围广，本发明先通过对浸出液PH值的调控，使得铝、氟以羟基氟化铝的形式沉淀，然后对沉淀进行煅烧，获得氟化铝，流程短，回收了Al、F元素，实现资源化利用。
与现有技术相比，本发明有以下技术优势：
（1）通过加碱并控制Al3+、F-、OH-比例回收羟基氟化铝，最高能同时回收Al3+ 90wt%、F- 90wt%以上，该过程不引入其他杂质，碱金属损失率低，操作简单，为后续沉锂做准备，处理成本低。
（2）羟基氟化铝在一定温度下转型为氟化铝，回收率高，无需添加其他物质。
（3）本发明提供富锂钾铝电解质浸出液回收羟基氟化铝及生产氟化铝，对废旧铝电解质的资源化处理提供了一种新思路，解决了浸出液中Al、F得不到有效利用的技术难题，提高了经济效益，促进了电解铝企业的稳定生产。
（4）本发明所得的氟化铝纯度高，可直接用于铝电解槽生产。
附图说明
图1是富锂钾铝电解质浸出液在不同PH条件下得到的沉淀产物XRD图谱。
图2是羟基氟化铝沉淀产物经煅烧处理后的XRD图谱。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
铝电解槽用氟化铝的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：向1000ml富锂钾铝电解质浸出液中加入0.5M NaOH 200ml，调整浸出液中Al3+:F-:OH-=1:1.67:1.25。在70℃条件下搅拌反应45min，过滤，得到羟基氟化铝10.53g。
步骤2：将过滤产物羟基氟化铝在500℃条件下煅烧1h，得到8.52g氟化铝。
实施例2
铝电解槽用氟化铝的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：向1200ml富锂铝电解质浸出液中加入0.8M KOH 300ml，调整浸出液中Al3+:F-:OH-=1:1.55:1.45。在50℃条件下搅拌反应60min，过滤，得到羟基氟化铝23.15g。
步骤2：将过滤产物羟基氟化铝在450℃条件下煅烧2h，得到16.73g氟化铝。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种铝电解槽用氟化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供富锂钾铝电解质浸出液；
其中，所述富锂钾铝电解质浸出液中F-、Al3+的摩尔比为1-3：1；
S2、向S1中富锂钾铝电解质浸出液中添加碱或碱液，使得溶液中F-、Al3+、OH-的摩尔比为1-3：1：1-3，搅拌20-120min后，过滤，获得滤液和滤渣；
S3、对S2中获得的滤渣进行煅烧处理，获得氟化铝。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述富锂钾铝电解质浸出液中F-、Al3+的摩尔比为1.5-2：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述富锂钾铝电解质浸出液包括富锂钾铝电解质的酸性浸出液和/或富锂钾铝电解质的无机盐浸出液。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，向S1中富锂钾铝电解质浸出液中添加碱或碱液，使得溶液中F-、Al3+、OH-的摩尔比为1.5-2：1：1.2-2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述碱包括NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，控制溶液的温度为20-110℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，搅拌50-100min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，煅烧温度为350-650℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，煅烧时间为1-3h。
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