RU2462418C1 - Способ получения фтористого алюминия - Google Patents
Способ получения фтористого алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462418C1 RU2462418C1 RU2011123040/05A RU2011123040A RU2462418C1 RU 2462418 C1 RU2462418 C1 RU 2462418C1 RU 2011123040/05 A RU2011123040/05 A RU 2011123040/05A RU 2011123040 A RU2011123040 A RU 2011123040A RU 2462418 C1 RU2462418 C1 RU 2462418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- sodium
- fluoride
- fluorine
- sulfate
- Prior art date
Links
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 28
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 31
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 239000001164 aluminium sulphate Substances 0.000 abstract 1
- 235000011128 aluminium sulphate Nutrition 0.000 abstract 1
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 8
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- -1 fluorine aluminum Chemical compound 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910052614 beryl Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- WPJWIROQQFWMMK-UHFFFAOYSA-L beryllium dihydroxide Chemical compound [Be+2].[OH-].[OH-] WPJWIROQQFWMMK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001865 beryllium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- PPPLOTGLKDTASM-UHFFFAOYSA-A pentasodium;pentafluoroaluminum(2-);tetrafluoroalumanuide Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Al+3] PPPLOTGLKDTASM-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000234435 Lilium Species 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии. Фторсодержащий материал электролитического производства алюминия обрабатывают сульфатом алюминия в количестве, не менее чем необходимо по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, и подвергают его обработке при температуре 400-700°С. Полученный спек выщелачивают водой, разделяют продукты с получением фтористого алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия. Изобретение позволяет перерабатывать недостаточно востребованные в электролитическом производстве алюминия техногенные фторсодержащие материалы на фтористый алюминий. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Description
Предлагаемое техническое решение может быть использовано при производстве фтористого алюминия из техногенных фторсодержащих материалов, содержащих фтористые соли.
Фтористый алюминий является одним из компонентов при электролитическом производстве алюминия из криолит-глиноземных расплавов, который используют как в составе шихты, так и для корректировки состава электролита.
В процессе электролитического получения алюминия значительная часть фтористых соединений переходит в твердые фторуглеродсодержащие отходы - угольную пену, пыли и шламы газоочистки, хвосты флотации, которые перерабатываются известными способами с целью извлечения фтора и возврата фтористых соединений в технологический процесс.Разработаны и промышленно применяются технологии переработки отходов с получением натриевого криолита. Однако вторичный криолит востребован в незначительных количествах, перерабатывается только часть фторуглеродсодержащих отходов, а значительная часть складируется на шламохранилищах. В то же время возрастают потребности производства во фтористом алюминии в связи с переходом электролиза на кислые электролиты и необходимостью поддержания более низкого криолитового отношения солевого расплава электролита (К.О.=NaF/AlF3). Для удовлетворения этих возрастающих потребностей возникает необходимость переработки фторсодержащих материалов для извлечения из них фтора с получением продуктов, востребованных производством, имеющих требуемые потребительские качества и невысокую цену.
Известен способ переработки фторсодержащих отходов производства алюминия электролизом, включающий выщелачивание их раствором сульфата алюминия при повышенной температуре и разделение жидкой и твердой фаз, в котором раствор сульфата алюминия берут с концентрацией 40-165 г/л и выщелачивание ведут при 50-100°C (патент РФ №2092439, C01F 7/54, C22B 3/04, 1997 г. [1]). Недостатки: в известном решении перерабатываются только отходы с малым содержанием фтора - шлам, а целевыми продуктами являются криолитфторидная и глиноземуглеродная составляющие, которые могут быть использованы только для дальнейшей переработки в товарные продукты в производствах криолита и глинозема.
Известен способ переработки отработанной футеровки электролизеров для производства алюминия, включающий измельчение отработанной футеровки до размера частиц ≈100 мкм, выщелачивание раствором гидроксида натрия (с концентрацией NaOH около 14 г/л) до образования обогащенного фторидом алюминия щелочного раствора и твердого остатка, содержащего углерод. Затем углеродсодержащий остаток обрабатывают нагретым до 105°C раствором сульфата алюминия (Al2(SO4)3 и серной кислоты (H2(SO4), взятых при соотношении 0,75:1. Полученный кислый фторсодержащий раствор отделяют от частиц углерода фильтрацией с последующим выделением из этого раствора AlF3 и NaOH (патент США №4889695, C01B 31/04, C01F 7/50, 1989 г. [2]).
По назначению, технической сущности, наличию сходных существенных признаков данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
Недостатки известного способа: сложная аппаратурно-технологическая схема, необходимость применения щелочных и кислотных реагентов, что значительно увеличивает объемы маточного раствора и промывных вод. Значителен расход реагентов. Невысокое качество получаемого продукта.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности процесса производства фтористого алюминия из техногенных фторсодержащих материалов и повышение технико-экономических показателей электролитического производства алюминия.
Техническим результатом является эффективная переработка недостаточно востребованных в электролитическом производстве алюминия техногенных фторсодержащих материалов на более необходимый фтористый алюминий.
Технический результат достигается тем, что в способе получения фтористого алюминия, включающем обработку фторсодержащего материала электролитического производства алюминия сульфатом алюминия, термообработку материала, разделение продуктов реакции, в качестве фторсодержащего материала используют техногенный материал, содержащий соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, сульфат алюминия подают в количестве не менее, чем необходимо по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, термообработку проводят при температуре 400-700°C, полученный спек выщелачивают водным раствором, разделяют продукты с получением фтористого алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия.
Кроме того, в качестве техногенного материала, содержащего соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, могут быть использованы щелочной натриевый криолит, вторичный натриевый криолит, избыточный электролит производства алюминия на основе натриевого криолита или их смесь при различном соотношении компонентов, исходный техногенный материал может быть предварительно измельчен до крупности частиц не более 0,1 мм, сульфат алюминия может быть подан в количестве, на 10-20% превышающем необходимое по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, а фторсодержащий материал, обработанный сульфатом алюминия, перед термообработкой может быть с брикетирован.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом показывает следующее.
Решение по ближайшему аналогу и предлагаемое решение характеризуются общими признаками:
- объект (целевой продукт) - фтористый алюминий;
- использование в качестве исходного фторсодержащего материала отхода электролитического производства алюминия;
- исходный фторсодержащий материал электролитического производства алюминия обрабатывают сульфатом алюминия;
- термообрабатывают материал (в известном решении обрабатывают нагретым до 105°C раствором сульфата алюминия (Al2(SO4)3;
- выщелачивают материал;
- разделяют продукты реакции, например, фильтрацией.
Предлагаемое решение также характеризуется признаками, отличными от признаков, характеризующих ближайший аналог:
- на смешивание подают техногенный материал, содержащий соединения фтористого натрия и фтористого алюминия;
- сульфат алюминия подают в количестве не менее, чем необходимо по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия;
- проводят термообработку при температуре 400-700°С;
- полученный спек выщелачивают водным раствором;
- разделяют продукты с получением фтористого алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «новизна».
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.
В настоящее время возрастают потребности производства во фтористом алюминии в связи с переходом электролиза на кислые электролиты. Возникает необходимость переработки фторсодержащих материалов для извлечения из них фтора с получением продуктов, востребованных производством, имеющих требуемые потребительские качества и невысокую цену. Однако переработка на такие востребованные продукты фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия достаточно проблематична. Как по техническим соображениям (незначительные содержания фтора при значительных объемах переработки), так и по технико-экономическим - необходимость дополнительного оборудования, технологических переделов, дополнительных реагентов и материалов.
В то же время в алюминиевой промышленности имеются невостребованные и недостаточно востребованные техногенные фторсодержащие материалы в виде вторичного криолита, избыточного электролита алюминиевых заводов, нарабатываемого в процессе в электролизерах криолита криолитовых заводов (сопутствующий продукт производства фтористого алюминия). Данные виды фторсодержащих материалов имеют ограниченное применение в производстве алюминия, но постоянно накапливаются и такое накопление в ближайшем будущем перерастет в серьезную проблему.
Получаемый в процессе переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия вторичный криолит, избыточный электролит алюминиевых заводов, нарабатываемый в электролизерах, и свежий криолит - сопутствующий продукт производства фтористого алюминия не отвечают этим требованиям, а промышленно производимый фтористый алюминий дорогостоящий.
Возникает необходимость переработки невостребованных и маловостребованных техногенных фторсодержащих продуктов в продукты с требуемыми потребительскими свойствами. Наиболее эффективна переработка данных фторсодержащих продуктов в унифицированный продукт - фтористый алюминий, который можно использовать для оперативной корректировки К.О. электролита ванн. Таким образом, переработка некондиционных криолитсодержащих продуктов на фтористый алюминий является наиболее выгодной с технико-экономической точки зрения, так как обеспечивает получение более дешевого, по сравнению со свежим продуктом, фтористого алюминия, но и использовать в электролитическом производстве алюминия часть некондиционных криолитсодержащих продуктов без их дополнительной переработки.
В предлагаемом техническом решении данная задача решается следующим образом.
Фтористый алюминий получают из техногенных фторсодержащих материалов алюминиевой промышленности. Технология включает обработку материала, содержащего соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, сульфатом алюминия, который подают в количестве не менее, чем необходимо по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, предпочтительно на 10-20% превышающем необходимое по стехиометрии, проводят спекание материала при температуре 400-700°C, полученный спек выщелачивают водным раствором, разделяют продукты с получением фтористого алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия. Полученный фтористый алюминий может быть термообработан при температуре не менее 105°C. При этом в качестве материала, содержащего соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, используют щелочной натриевый криолит, вторичный натриевый криолит, избыточный электролит производства алюминия или их смесь при различном соотношении компонентов. Вторичный натриевый криолит, производимый из фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, состоит в основном из натриевого криолита - Na3AlF6, натриевый криолит - сопутствующий продукт производства фтористого алюминия состоит в основном из хиолита - Na5Al3F14 и, избыточный электролит заводов, нарабатываемый в процессе в электролизерах, состоит из смеси криолита - Na3AlF6, хиолита - Na5Al3F14 и глинозема - Al2O3.
Количество сульфата алюминия, который подают на смешивание (определено экспериментальным путем) и обеспечивает вывод из процесса избыточного натрия в виде сульфата, что обеспечивает получение кондиционного товарного продукта и при некоторых дополнительных затратах - получение побочного (сопутствующего продукта достаточно высокого качества) сульфата натрия.
При подаче сульфата алюминия в количестве, менее чем на 10% превышающем необходимое по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, остаточный натрий (фторид натрия, непрореагировавший криолит) снижает качество целевого продукта - фтористого алюминия. При подаче сульфата алюминия в количестве, более чем на 20% превышающем необходимое по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, возрастает непроизводительный расход реагента - сульфата алюминия.
Спекание смеси реагентов необходимо для обеспечения реакции образования при температуре 400-700°C фтористого алюминия:
Исходный фторсодержащий материал, при необходимости, измельчают (предпочтительно до крупности 0,1 мм), перемешивают, брикетируют, брикеты загружают в печь и производят термообработку при температуре 400-700°C.
При температурах термообработки менее 400°C реакция образования фтористого алюминия протекает неполно - снижается выход целевого продукта, повышается непроизводительный расход реагентов. При температурах термообработки более 700°C начинают протекать вторичные реакции, приводящие к снижению качества целевого продукта.
Термообработка осадка фтористого алюминия при температуре не менее 105°C обеспечивает удаление влаги из материала и последующее его безопасное использование в процессе электролитического получения алюминия.
Измельчение исходного фторсодержащего материала необходимо в случае использования избыточного электролита заводов, нарабатываемого в процессе электролитического получения алюминия из криолит-глиноземных расплавов. При использовании вторичного криолита и натриевого криолита - сопутствующего продукта производства фтористого алюминия измельчения не требуется, так как необходимая крупность частиц данных материалов обеспечивается при их получении. Использование мелкодисперсных реагентов способствует повышению их реакционной способности. Этому также способствует и окускование - брикетирование материала смеси перед термообработкой. Таким образом, эффективное протекание реакций по формулам (1), (2) обеспечивается плотным контактом реагентов и значительной площадью контактной поверхности в брикетированном материале.
Сравнительный анализ предлагаемого решения с известными техническими решениями в данной области показывает следующее.
Известен способ переработки твердых отходов электролитического производства алюминия, включающий гидрохимическую обработку твердых отходов последовательно серной кислотой с концентрацией 90-96%, затем соляной кислотой с концентрацией не ниже 30%, затем твердый осадок отделяют от полученного раствора и последний обрабатывают карбонатами или гидроокисями щелочных и щелочноземельных металлов для осаждения железа, алюминия и магния в виде гидроокисей, при этом серную кислоту вводят в трехкратном объеме от объема твердых отходов, а соляную - в объеме 10% от объема серной кислоты (патент РФ №2054493, C22B 7/00, C01F 7/26, 1996 г. [3]).
Известен способ получения криолита из алюминийсодержащего рудного сырья, в котором в качестве алюминийсодержащего рудного сырья используют берилловый концентрат и осуществляют химико-металлургическую активацию бериллового концентрата путем плавления шихты, состоящей из бериллового концентрата, кальцинированной соды и известняка, водную грануляцию плава, измельчение гранулята, сульфатизацию измельченного гранулята серной кислотой, водное выщелачивание сульфатизированного гранулята, извлечение в раствор сульфатов алюминия и бериллия, отделение полученного на стадии выщелачивания сульфатного раствора аммиачной водой для совместного осаждения гидроксидов алюминия и бериллия, отделение смеси гидроксидов алюминия и бериллия от маточного раствора, растворение смеси гидроксидов алюминия и бериллия в концентрированном растворе едкого натра, разбавление водой полученного раствора алюмината и бериллата натрия для гидролитического разложения бериллата натрия с осаждением гидроксида бериллия, отделение гидроксида бериллия от раствора алюмината натрия, осаждение криолита из раствора алюмината натрия обработкой его 40%-ной плавиковой кислотой из расчета 2,0-2,5 мл кислоты на 1 г натрия в растворе и свежеосажденным гидроксидом алюминия до получения в пульпе криолита массового отношения Na:Al=2,6-3,0 (патент РФ №2317256, C01F 7/54, C01F 3/02, 2008 г. [4]).
Известно использование сернокислого алюминия для извлечения фтора из воды; а.с. СССР №475347, C02B 1/18, 1975 г. [5], а.с. СССР №645941, C02B 1/20, 1979 г. [6], а.с. СССР №1330077, C02F 1/58, 1987 г. [7].
Не выявлено в процессе поиска и сравнительного анализа технических решений, характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, позволяющих получить при использовании аналогичные результаты, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
Предлагаемая технология реализуется следующим образом.
Пример 1
100 г промышленного порошкообразного регенерационного криолита, имеющего состав, мас.%: F - 45,6; Al - 14,32; Na - 31,0; SO4 - 4,8; прочие - 1,8; п.п.п. - 2,48, с крупностью частиц менее 0,1 мм перемешивают с безводным сульфатом алюминия (Al2(SO4)3) в количестве 86,1 г (120% от стехиометрии по реакции (1)). Полученный материал смеси брикетируют, загружают в печь и термообрабатывают в течение 2 часов при температуре 550°C. Полученный спек в количестве 170 г измельчают до крупности частиц 1 мм и выщелачивают водой при температуре 80°C, время выщелачивания - 0,5 часа, отношение Ж:Т поддерживают равным 4:1. Осадок отделяют фильтрованием с промыванием на фильтре дистиллированной водой, сушат при температуре 105°C. Полученный осадок в количестве 70,0 г имеет следующий состав, мас.%: F - 57,1; Al - 32,92; Na - 2,12; SO4 - 2,3; прочие - 3,16; потери при прокаливании - 2,4. Рентгеновским анализом определен фазовый состав: основное вещество - фтористый алюминий с примесью глинозема - Al2O3. Данный продукт соответствует техническим требованиям и может быть использован в процессе электролитического производства алюминия.
Пример 2
100 г промышленного электролита, имеющего состав, мас.%: F - 52,63; Al - 15,5; Na - 25,7; SO4 - 0,08, прочие - 4,89; п.п.п. - 1,2, измельченного до крупности частиц менее 0,1 мм, перемешивают с безводным сульфатом алюминия (Al2(SO4)3) в количестве 79,4 г (120% от стехиометрии по реакции (1)). Полученный материал смеси брикетируют, загружают в печь и термообрабатывают в течение 2 часов при температуре 600°C. Полученный спек в количестве 167 г измельчают до крупности частиц 1 мм и выщелачивают при перемешивании водой при температуре 80°C, время выщелачивания - 0,5 часа, отношение Ж:Т поддерживают равным 4:1. Осадок отделяют фильтрованием с промыванием на фильтре дистиллированной водой, сушат при температуре 105°C. Полученный осадок в количестве 73,0 г имеет следующий состав, мас.%: F - 55,1; Al - 32,7; Na - 2,4; SO4 - 2,2; прочие - 5,8; п.п.п. - 1,8. Рентгеновским анализом определен фазовый состав: основное вещество - фтористый алюминий с примесью глинозема - Al2O3. Данный продукт соответствует техническим требованиям и может быть использован в процессе электролитического производства алюминия.
Пример 3
100 г промышленного порошкообразного регенерационного криолита, имеющего состав, мас.%: F - 45,6; Al - 14,32; Na - 31,0; SO4 - 4,8; прочие - 1,8; п.п.п. - 2,48, с крупностью частиц менее 0,1 мм перемешивают с водным сульфатом алюминия(Al2(SO4)3)∙18H2O) в количестве 166,9 г (120% от стехиометрии по реакции (1)). Полученный материал смеси брикетируют, загружают в печь и термообрабатывают в течение 2 часов при температуре 550°C. Полученный спек в количестве 172 г измельчают до крупности частиц 1 мм и выщелачивают водой при температуре 80°C, время выщелачивания - 0,5 часа, отношение Ж:Т поддерживают равным 4:1. Осадок отделяют фильтрованием с промыванием на фильтре дистиллированной водой, сушат при температуре 105°C. Полученный осадок в количестве 70,0 г имеет следующий состав, мас.%: F - 57,3; Al - 33,1; Na - 1,9; SO4 - 2,0; прочие - 3,1; п.п.п. - 2,6. Рентгеновским анализом определен фазовый состав: основное вещество - фтористый алюминий с примесью глинозема - Al2O3. Данный продукт соответствует техническим требованиям и может быть использован в процессе электролитического производства алюминия.
Результаты экспериментальной отработки оптимальных технологических параметров предлагаемой технологии представлены в таблице 1.
Предлагаемая технология получения фтористого алюминия при незначительных дополнительных затратах позволяет переработать маловостребованные техногенные продукты, содержащие соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, в кондиционный востребованный продукт - фтористый алюминий.
Снижается техногенная нагрузка на окружающую среду, решаются технико-экономические задачи по использованию в основном производстве ценных компонентов из вторичных и сопутствующих фторсодержащих материалов, в том числе и при использовании части маловостребованных материалов, содержащих соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, без дополнительной переработки, расширяются сырьевая база и технологические возможности процесса электролитического производства алюминия.
ИНФОРМАЦИЯ
1. Патент РФ №2092439, C01F 7/54, C22B 3/04, 1997 г.
2. Патент США №4889695, C01B 31/04, C01F 7/50, 1989 г.
3. Патент РФ №2054493, C22B 7/00, C01F 7/26, 1996 г.
4. Патент РФ №2317256, C01F 7/54, C01F 3/02, 2008 г.
5. А.с. СССР №475347, C02B 1/18, 1975 г.
6. А.с. СССР №645941, C02B 1/20, 1979 г.
7. А.с. СССР №1330077, C02F 1/58, 1987 г.
Claims (5)
1. Способ получения фтористого алюминия, включающий обработку фторсодержащего материала электролитического производства алюминия сульфатом алюминия, термообработку материала, разделение продуктов реакции, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего материала используют техногенный материал, содержащий соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, сульфат алюминия подают в количестве не менее чем необходимо по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, термообработку проводят при температуре 400-700°С, полученный спек выщелачивают водой, разделяют продукты с получением фтористого алюминия и раствора, содержащего сульфат натрия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве техногенного содержащего фтористый натрий и фтористый алюминий материала используют щелочной натриевый криолит, вторичный натриевый криолит, избыточный электролит производства алюминия на основе натриевого криолита или их смесь при различном соотношении компонентов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный техногенный материал предварительно измельчают до крупности частиц не более 0,1 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфат алюминия подают в количестве, на 10-20% превышающем необходимое по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторсодержащий материал, обработанный сульфатом алюминия, перед термообработкой брикетируют.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123040/05A RU2462418C1 (ru) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Способ получения фтористого алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123040/05A RU2462418C1 (ru) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Способ получения фтористого алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2462418C1 true RU2462418C1 (ru) | 2012-09-27 |
Family
ID=47078458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011123040/05A RU2462418C1 (ru) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Способ получения фтористого алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2462418C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643675C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-02-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной теплоизоляционной футеровки алюминиевого электролизера |
| RU2675916C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2018-12-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки фторкремнийсодержащих отходов производства алюминия |
| RU2742864C2 (ru) * | 2016-06-24 | 2021-02-11 | Энджитек Текнолоджиз С.п.А. | Способ обработки твердого углеродсодержащего материала, содержащего алюминий, фториды и ионы натрия |
| CN113149052A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 中南大学 | 一种处理含氟废电解质的方法 |
| CN114804171A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 郑州大学 | 一种利用含锂铝电解质制备氟化铝和碳酸锂的方法 |
| RU2805533C1 (ru) * | 2022-12-14 | 2023-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Энерго-ресурсосберегающие технологии" | Способ комплексной переработки растворов газоочистки алюминиевого производства |
| EP4161876A4 (en) * | 2020-06-09 | 2024-07-24 | Alcoa USA Corp. | METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM FLUORIDE FROM A CRYOLITH BATH |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU43417A1 (ru) * | 1935-01-14 | 1935-06-30 | С.П. Камецкий | Способ получени фтористого алюмини |
| SU992427A1 (ru) * | 1981-03-20 | 1983-01-30 | Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Способ получени фтористых соединений |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| RU2175642C2 (ru) * | 1999-04-27 | 2001-11-10 | Открытое акционерное общество "Южно-Уральский криолитовый завод" | Способ получения фтористого алюминия |
| CN101134591A (zh) * | 2006-09-01 | 2008-03-05 | 多氟多化工股份有限公司 | 一种制备氟化铝、无水硫酸镁的方法 |
-
2011
- 2011-06-07 RU RU2011123040/05A patent/RU2462418C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU43417A1 (ru) * | 1935-01-14 | 1935-06-30 | С.П. Камецкий | Способ получени фтористого алюмини |
| SU992427A1 (ru) * | 1981-03-20 | 1983-01-30 | Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Способ получени фтористых соединений |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| RU2175642C2 (ru) * | 1999-04-27 | 2001-11-10 | Открытое акционерное общество "Южно-Уральский криолитовый завод" | Способ получения фтористого алюминия |
| CN101134591A (zh) * | 2006-09-01 | 2008-03-05 | 多氟多化工股份有限公司 | 一种制备氟化铝、无水硫酸镁的方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742864C2 (ru) * | 2016-06-24 | 2021-02-11 | Энджитек Текнолоджиз С.п.А. | Способ обработки твердого углеродсодержащего материала, содержащего алюминий, фториды и ионы натрия |
| RU2643675C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-02-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной теплоизоляционной футеровки алюминиевого электролизера |
| RU2675916C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2018-12-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки фторкремнийсодержащих отходов производства алюминия |
| EP4161876A4 (en) * | 2020-06-09 | 2024-07-24 | Alcoa USA Corp. | METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM FLUORIDE FROM A CRYOLITH BATH |
| RU2837344C1 (ru) * | 2020-06-09 | 2025-03-31 | АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. | Способ получения фторида алюминия из криолитной ванны |
| CN113149052A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 中南大学 | 一种处理含氟废电解质的方法 |
| CN113149052B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-07-26 | 中南大学 | 一种处理含氟废电解质的方法 |
| CN114804171A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 郑州大学 | 一种利用含锂铝电解质制备氟化铝和碳酸锂的方法 |
| RU2805533C1 (ru) * | 2022-12-14 | 2023-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Энерго-ресурсосберегающие технологии" | Способ комплексной переработки растворов газоочистки алюминиевого производства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2462418C1 (ru) | Способ получения фтористого алюминия | |
| US20150152523A1 (en) | Processing of lithium containing material | |
| KR102090348B1 (ko) | 희토류 추출을 위한 시스템 및 방법 | |
| US20170183790A1 (en) | Process for pure aluminum production from aluminum-bearing materials | |
| KR20170107546A (ko) | HCl 스파지를 포함하는 리튬 함유 재료의 처리 방법 | |
| WO2014029031A1 (en) | Process for treating magnesium-bearing ores | |
| KR20220131519A (ko) | 알루미나 및 리튬염을 생산하는 방법 | |
| Liu et al. | Treatment of aluminum and fluoride during hydrochloric acid leaching of lepidolite | |
| CN109790045B (zh) | 冶炼级氧化铝生产方法(实施方式) | |
| US10407316B2 (en) | Extraction of products from titanium-bearing minerals | |
| EP4025717A1 (en) | Process for preparing alumina | |
| EA024717B1 (ru) | Способ получения оксида цинка из руды | |
| CN107128959A (zh) | 一种铝土矿盐酸浸出分步电解制备氧化铝及综合利用方法 | |
| CN101100304A (zh) | 一种由低铝硅比的含铝矿物制备氧化铝的方法 | |
| US2714053A (en) | Process for the recovery of cryolite from the carbon bottoms of fusion electrolysis cells | |
| RU2627431C1 (ru) | Способ получения фторида кальция из фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства | |
| CN107235499A (zh) | 一种铝土矿造球氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法 | |
| US20240391790A1 (en) | A process for producing alumina | |
| WO2024084233A1 (en) | Production of battery grade chemicals | |
| RU2487082C1 (ru) | Способ получения фторида кальция | |
| RU2572119C1 (ru) | Способ переработки алюминийсодержащего сырья | |
| CN107236969A (zh) | 一种铝土矿造球氯化电解制备金属铝及综合利用的方法 | |
| AU2024389217A1 (en) | Method for the treatment of lithium bearing material | |
| WO2025111642A1 (en) | Method for the extraction of lithium | |
| KR20250091225A (ko) | 마그네슘 클로라이드 정제 시스템, 디바이스 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150608 |