RU2772533C1 - Способ получения фтористого алюминия - Google Patents
Способ получения фтористого алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772533C1 RU2772533C1 RU2021136980A RU2021136980A RU2772533C1 RU 2772533 C1 RU2772533 C1 RU 2772533C1 RU 2021136980 A RU2021136980 A RU 2021136980A RU 2021136980 A RU2021136980 A RU 2021136980A RU 2772533 C1 RU2772533 C1 RU 2772533C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- fluoride
- aluminum fluoride
- industrial production
- fluorine
- Prior art date
Links
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K AlF3 Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 17
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N Ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- ZEFWRWWINDLIIV-UHFFFAOYSA-N tetrafluorosilane;dihydrofluoride Chemical compound F.F.F[Si](F)(F)F ZEFWRWWINDLIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 6
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- OYHBNKHFKHBTRQ-UHFFFAOYSA-K aluminum;triazanium;hexafluoride Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].F[Al-3](F)(F)(F)(F)F OYHBNKHFKHBTRQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- REHXRBDMVPYGJX-UHFFFAOYSA-H Sodium hexafluoroaluminate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].F[Al-3](F)(F)(F)(F)F REHXRBDMVPYGJX-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- KVBCYCWRDBDGBG-UHFFFAOYSA-N azane;dihydrofluoride Chemical compound [NH4+].F.[F-] KVBCYCWRDBDGBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- BKLZIAYVINRQEJ-UHFFFAOYSA-K trifluoroalumane;trihydrate Chemical compound O.O.O.F[Al](F)F BKLZIAYVINRQEJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к химической технологии и экологии и может быть использовано при промышленном производстве базового продукта для электролитического получения алюминия. Готовят смесь, содержащую фтористый аммоний (NH4F) в качестве фторсодержащего реагента и гидроксид алюминия (Al(OH)3) в качестве алюминийсодержащего реагента, и подают её в распылённом виде в зону с температурой 350-550°С. Для получения фтористого аммония отходную кремнийфтористоводородную кислоту промышленного производства фосфорной кислоты из апатитового концентрата обрабатывают раствором аммиака и отделяют образовавшуюся двуокись кремния (SiO2). Обеспечивается непрерывность процесса получения фтористого алюминия (AlF3), повышается его выход, улучшается экология за счёт использования отходов промышленного производства фосфорной кислоты. 3 пр.
Description
Изобретение относится к области химической технологии получения фторсодержащих неорганических соединений, в частности, к способам получения фтористого алюминия и может быть использовано при промышленном его получении.
Фтористый алюминий является базовым продуктом для получения первичного электролитического алюминия и используется во многих отраслях промышленности.
Известен способ получения фтористого алюминия из отходящих фторсодержащих газов предприятий фосфорных удобрений, главным образом основанный на взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия, разработанный австрийской фирмой Chemi Linz (Антошкина Н.Л., Меркулов В.А. «О производстве фтористого алюминия и криолита за рубежом) Труды УНИХИМ. - Свердловск, 1981. - Деп. в ОНИИТЭХИМа (г. Черкассы) 29.03.82, №706 XII-Д82.) В результате взаимодействия кремнефтористоводородной кислоты с гидроксидом алюминия образуются кремнегель и раствор фтористого алюминия с последующим отделением кремнегеля от раствора фтористого алюминия. Раствор фтористого алюминия направляют на кристаллизацию тригидрата фтористого алюминия. Полученную пасту фтористого алюминия фильтруют на ленточных вакуум-фильтрах с подачей пасты на обезвоживание фтористого алюминия в барабанной печи при температуре 250-300°С, до остаточной влажности 10-15% и при температуре 450-500°С до остаточной влажности 1-2%. Способ обеспечивает продукт с содержанием, %, мас.: фтористого алюминия не менее 96%: SO2; P2O5; Fe2O3 и SO3 не более 0,15; 0,01; 0,07; 0,05, соответственно. Потеря веса при прокаливании не более 0,5%.
Недостатками данного способа является многостадийность технологии с большими количествами жидких технологических потоков. Большая продолжительность некоторых стадий технологии является препятствием для осуществления проведения технологии в непрерывном, интенсивном режиме. При получении фтористого алюминия по способу предполагает большие потери фтора и алюминия в составе сточных технологических вод.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фтористого алюминия. RU2421401, опубл. 20.06.201 г.), по которому смешивают гидроксид алюминия с избытком до 20% фторида или гидрофторида аммония, смесь нагревают в интервале температур 126-238°С и выдерживают при данной температуре до полного отделения газообразного аммиака и паров воды с получением аммонийного криолита. Аммонийный криолит подвергают термическому разложению при температуре выше 350°С до полного отделения газообразных аммиака и фторводорода с получением фтористого алюминия.
Недостатком известного способа является использование в качестве фторирующих реагентов твердых фторида или бифторида аммония, что значительно влияет на экономические показатели получения фтористого алюминия в сторону их ухудшения. Выделение газообразных аммиака совместно с фторводородом приводит к конденсации в холодной зоне твердой фазы - фтористого аммония, что ведет к забивке трубопроводов. Процесс получения фтористого алюминия не технологичен. Оборотный фтористый аммоний (1 моль = 20% избыток) составляет около 37%. Плохое смешение компонентов приводит к низкому выходу конечного продукта (фтористого алюминия) за счет испарения при высокой температуре фторидов аммония и плохого контакта компонентов.
Техническая задача - создание таких условий взаимодействия фторсодержащего реагента с алюминийсодержащим реагентом, которые позволят осуществить непрерывный технологический процесс получения фтористого алюминия с высокими экономической эффективностью и выходом готового продукта.
Технический результат заключается в улучшении технологичности и обеспечении непрерывности процесса получения фтористого алюминия с повышенным выходом продукта, а также в экономической эффективности за счет использования отходов промышленного производства фосфорной кислоты из апатитового концентрата.
Технический результат достигается способом получения фтористого алюминия (AlF3), включающем взаимодействие фторсодержащих и алюминийсодержащих реагентов, в котором в качестве фторсодержащего реагента используют фтористый аммоний (NH4F), полученный в результате обработки раствором аммиака отходной кремнийфтористоводородной кислоты промышленного производства фосфорной кислоты из апатитового концентрата, после предварительного отделения двуокиси кремния (SiO2 ),
а в качестве алюминийсодержащего реагента используют гидроксид алюминия (Al(OH)3), причем реагенты в распыленном виде подают в зону с температурой 350-550°С.
Процесс описывается следующей реакцией:
Al (OH)3+3NH4F → AlF3+3NH3+3H2O
Использование в качестве фторсодержащего реагента отходов промышленного производства фосфорной кислоты из апатитового концентрата после предварительного отделения двуокиси кремния SiO2 обеспечивает высокий процент выхода готового продукта, непрерывность и эффективность технологического процесса в сочетании с утилизацией отходной продукции производства.
Выбор интервала температур 350-550°С объясняется следующими подтвержденными данными. При температуре взаимодействия реагентов ниже 350°С порошок получают увлажненным, он содержит значительное количество фтористого аммония NH4F и низкое содержание основного продукта AlF3 (менее 89% вес.).
Использование температуры выше 550°С нецелесообразно, т.к. не приводит к улучшению качества продукта и его свойств, а ведет лишь к дополнительным энергозатратам. При этом наблюдается некоторое снижение массовой доли AlF3 в продукте, что связано с протеканием процесса пирогидролиза AlF3.
Подача реагентов в распыленном виде способствует повышению эффективности тепломассообмена в процессе взаимодействия реагентов и обеспечивает их качественное и непрерывное смешивание.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Отходную кремнийфтористоводородную кислоту и аммиачную воду подают в расходную емкость, причем расход аммиачной воды задают с избытком 7,0 от стехиометрии. При смешивании происходит осаждение SiO2 в виде кремнегеля. Из смесителя реакционная массу подают в реактор с мешалкой, там ее перемешивают и охлаждают до 20-30°С.
По мере накопления массы в реакторе пульпу кремнегеля переливают в буферную емкость с мешалкой, откуда насосом подают фильтр-пресс для отделения SiO2.
Остаточный маточный раствор, содержащий 20% NH4F, подают в смеситель, а из расходного бункера сюда же подают Al (OH)3. Реакционную смесь подают в печь с температурой 350-550°С через распылительные форсунки на кипящий слой из инертного материала (чугунная дробь). Время пребывания в печи составляет 5-10 минут.
Полученный порошковый продукт в своем составе содержит AlF3 в количестве 89,5 - 92,3%, мас., остальное - AL2O3 + SiO2 + P2O5 в количестве 7,7-10.5%, мас.
Пример 1.
Из расходной емкости через мерник постоянного уровня самотеком в смеситель подавали 20 %-ю кремне фтористоводородную кислоту и 25%-ю аммиачную воду, расход кислоты составил 32,5 кг/ час (6,5 кг/ час кислоты в пересчете на 100%.), а расход аммиачной воды - 28,9 кг/ час ( в пересчете на 100% 9,0 кг/час).
Из смесителя реакционная масса непрерывным потоком поступала в реактор с рамной мешалкой. Реактор был снабжен рубашкой для охлаждения реакционной массы до 20град С. По мере накопления массы в реакторе пульпа кремнегеля через боковой штуцер переливали в буферную емкость, также снабженную мешалкой. Из буферной емкости пульпу кремнегеля центробежным насосом подавали на фильтр-пресс для отделения SiO2. Маточный раствор, содержащий 20% NH4F, накапливали в емкости в количестве 3-часового расхода (30 кг NH4F или 150 кг раствора), откуда через напорный мерник подавали свободным сливом в смеситель.
Сюда же из расходного бункера через весовой дозатор поступал в течение 15 мин.
Смеситель был обеспечен пропеллерной мешалкой и циркуляционным контуром для эффективного смешения исходных реагентов, а контур смесителя был снабжен центробежным насосом для отбора реакционной смеси в печь. Расход регулировали вентилем и ротаметром для жидкости. Расход NH4F составил 10 кг/час, а расход Al (OH)3 - 7,1 кг/час.
Реакционную массу подавали в печь кипящего слоя через пневматические форсунки на кипящий слой, состоящий из чугунной дроби. Температура в печи составляла 350°С. Время пребывания в печи составило 10 мин, температура на выходе из печи - 150°С Твердые продукты из печи улавливали группой циклонов и рукавным фильтром, а газообразные продукты улавливали в скруббере. Твердые продукты из системы улавливания выгружали для взвешивания и анализа.
За время работы печи в течение 3 часов было наработано 22,0 кг порошкообразного продукта следующего состава:
AlF3 - 19,6кг (89.5%); ост. Al2O3 + SiO2 + P2O5 (10.5%).
Пример 2.
Температура в печи составляла 450°С.
Было наработано 22.8 кг порошкообразного продукта следующего состава:
AlF3 - 21 кг (92.3%); ост. Al2O3 + SiO2 + P2O5 (7.7%).
Пример 3.
Температура в печи составляла 550°С.
Было наработано 22,5 кг порошкообразного продукта следующего состава:
AlF3 - 21 кг (91.8%); ост. Al2O3 + SiO2 + P2O5 (8.2%).
Claims (1)
- Способ получения фтористого алюминия, включающий взаимодействие фторсодержащих и алюминийсодержащих реагентов, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего реагента используют фтористый аммоний, полученный в результате обработки раствором аммиака отходной кремнийфтористоводородной кислоты промышленного производства фосфорной кислоты из апатитового концентрата, после предварительного отделения двуокиси кремния, а в качестве алюминийсодержащего реагента используют гидроксид алюминия, причем смесь реагентов в распылённом виде подают в зону с температурой 350-550°С .
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2772533C1 true RU2772533C1 (ru) | 2022-05-23 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3128152A (en) * | 1961-10-10 | 1964-04-07 | Cabot Corp | Process for recovering hydrogen fluoride from aqueous fluosilicic acid solution |
| GB1364512A (en) * | 1970-08-14 | 1974-08-21 | Bayer Ag | Production of aluminium fluoride |
| SU1447753A1 (ru) * | 1987-06-26 | 1988-12-30 | Предприятие П/Я А-7125 | Способ получени фторида алюмини |
| DE3760949D1 (en) * | 1986-08-05 | 1989-12-14 | Hoechst Ag | Method for processing aqueous solutions of fluosilicic acid |
| RU2038305C1 (ru) * | 1994-01-24 | 1995-06-27 | Научно-производственный центр "Экополис" Инновационного объединения РАН | Способ получения гранулированного фторида алюминия |
| RU2142928C1 (ru) * | 1998-07-29 | 1999-12-20 | Открытое акционерное общество "Аммофос" | Способ получения жидких комплексных удобрений |
| RU2421401C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ получения фторида алюминия |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3128152A (en) * | 1961-10-10 | 1964-04-07 | Cabot Corp | Process for recovering hydrogen fluoride from aqueous fluosilicic acid solution |
| GB1364512A (en) * | 1970-08-14 | 1974-08-21 | Bayer Ag | Production of aluminium fluoride |
| DE3760949D1 (en) * | 1986-08-05 | 1989-12-14 | Hoechst Ag | Method for processing aqueous solutions of fluosilicic acid |
| SU1447753A1 (ru) * | 1987-06-26 | 1988-12-30 | Предприятие П/Я А-7125 | Способ получени фторида алюмини |
| RU2038305C1 (ru) * | 1994-01-24 | 1995-06-27 | Научно-производственный центр "Экополис" Инновационного объединения РАН | Способ получения гранулированного фторида алюминия |
| RU2142928C1 (ru) * | 1998-07-29 | 1999-12-20 | Открытое акционерное общество "Аммофос" | Способ получения жидких комплексных удобрений |
| RU2421401C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ получения фторида алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5458864A (en) | Process for producing high-purity silica by reacting crude silica with ammonium fluoride | |
| CN101269816A (zh) | 氟系列化合物和白炭黑的生产方法 | |
| CN104843712B (zh) | 一种工业氟硅酸的提纯并联产白炭黑的方法 | |
| CN103896215A (zh) | 一种采用萤石-硫酸法来制备氟化氢的方法 | |
| CN108017077A (zh) | 一种生产氟化铝联产高分子比冰晶石的方法 | |
| RU2641819C2 (ru) | Способ утилизации отходов производства, содержащих фторсиликаты | |
| US4010245A (en) | Production of hydrogen fluoride and calcium sulfate | |
| CN105645448B (zh) | 一种粒状冰晶石及可调控其分子比的制备方法 | |
| RU2772533C1 (ru) | Способ получения фтористого алюминия | |
| US4144315A (en) | Production of hydrogen fluoride | |
| CN103121699A (zh) | 一种用氟硅酸钾制备氟化钾的方法 | |
| US3878294A (en) | Production of hydrogen fluoride | |
| RU2544544C2 (ru) | Способ производства фтороводорода | |
| EP3277631B1 (en) | High purity synthetic fluorite, process for preparing the same and apparatus therefor | |
| US2785953A (en) | Process for preparing a dry mixture of ammonium fluosilicate and silica | |
| NO137232B (no) | Fremgangsm}te for fremstilling av hydrogenfluorid | |
| US4238469A (en) | Process for the manufacture of aluminum fluoride | |
| US2814635A (en) | Process of producing silicic acid esters | |
| CN104310450B (zh) | 氨法生产冰晶石过程中产生的含氨废物处理方法 | |
| US3338673A (en) | Recovery of substantially anhydrous hydrogen fluoride from an impure aqueous ammonium fluoride solution | |
| IE41784B1 (en) | Recovery of fluorine from aqueous liquids | |
| CN113860331A (zh) | 利用废液为原料合成高活性氟化钾并联产氟化钠的方法 | |
| US4335088A (en) | Process for producing ammonium carbonate | |
| RU2388694C2 (ru) | Способ получения фторида кальция и устройство для его осуществления | |
| CN108821299B (zh) | 一种使用氯化铵分解磷矿制备硅酸钙的方法 |