一种含氟硝酸回收利用的方法技术

本发明专利技术提供了一种含氟硝酸回收利用的方法，所述方法包括如下步骤：混合除氟剂与含氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟硅酸盐与低氟硝酸；混合钙盐与低氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟化钙与除氟硝酸；混合遮蔽剂、催化剂与除氟硝酸，加热至反应完全，得到脱碳液与含氮气体；浓缩脱碳液，得到硝酸与剩余母液；中和剩余母液，中和后所得液体再次进行浓缩，所得硝酸盐作为除氟剂进行回用。本发明专利技术提供的方法能够实现含硝酸、氢氟酸与醋酸的含氟硝酸的回收利用，且能够得到纯度较高的氟硅酸盐、氟化钙、硝酸与硫酸铝，且回收利用过程产生的气体与盐分能够得到充分利用，实现了经济效益与环境效益的良好结合。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟硝酸回收利用的方法
本专利技术属于废物回收利用
，涉及一种废酸回收利用的方法，尤其涉及一种含氟硝酸回收利用的方法。
技术介绍
光伏太阳能电池及半导体晶圆的生产中会产生大量含氟硝酸，废酸中的主要危害为氟离子和总氮，直接排放会对环境造成严重危害。目前工业废酸比较成熟的处理工艺包括：(1)中和法：将废酸液添加到碱性物质进行酸碱中和，调节中和后液体pH为6-9，必要时可通入空气进行强制曝气，改善中和沉淀物凝聚速度和结构，中和后浆料进行固液分离，滤渣进渣场堆放，滤液达标后排放；(2)废酸浓缩法：采用传统的加热蒸发工艺，将废酸液进行浓缩，随着废酸浓度和温度的提高，废酸中大量的金属盐类在酸中的溶解度的减少会结晶析出，浓缩到一定浓度后经过必要的固液分离，除去结晶析出的金属盐类，得到一定浓度的浓缩酸，酸中金属盐类大部分被去除，浓缩酸可返回工厂和新鲜酸搭配使用；(3)扩散渗透膜法。上述三种废酸的处理工艺在投资、运行费用、环保二次污染以及安全等方面均存在较大问题：(1)中和法处理工业废酸，废酸中大量有经济价值的游离酸和金属盐类完全没有得到利用，同时加入大量的碱性物质中和，产生数倍体积的滤渣，造成环境二次污染；(2)废酸浓缩法处理废酸，对工业废酸的解决污染及再利用起到积极的作用，但是该装置建设投入庞大，运行费用及成本高，同时由于工业废酸中夹杂大量的金属盐类，在浓缩环境消耗热量、结晶析出堵塞换热装置，导致浓缩装置运行困难；(3)扩散渗析膜法则存在处理量小，膜寿命短，膜易老化破损且性价比过低等原因，限制其工业生产使用。CN10675887A公开了一种工业废酸除杂回收工艺，包括以下步骤：a)除去工业废酸中的固体杂质；b)将除去固体杂质的工业废酸通过树脂色谱柱进行吸附，流出液为高盐废水；c)使用水解吸树脂色谱柱，流出液为低盐净化废酸。其中树脂为带季铵官能团的强碱性阴离子交换树脂、强酸性阳离子交换树脂中的至少一种，且需要使用较多的树脂以提高除杂效率，而有机树脂的再生则会对环境造成严重危害。CN111097277A公开了一种废硝酸的处理方法，包括将废硝酸溶液加热到一定温度后，向废硝酸溶液中加入亚铁溶液，搅拌，将反应释放出的尾气先通过清水吸收塔，再通过质量配比为2:1:1的硫酸钠、亚硫酸钠、氢氧化钠的混合还原剂吸收塔，进行氮氧化物的吸收后排放。所述处理方法通过硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠的混合还原剂对氮氧化物进行吸收处理，但无法对含多种酸的废酸进行有效处理。CN106379925A公开了一种回收含氟硝酸中产品的方法，主要是利用除氟颗粒二氧化硅、高岭土、石榴石除氟及硝酸钾固氟，再通过氢氟酸溶解固氟后的固体等一系列过程可以得到硝酸、氟化钙和氟硅酸钾。这种方法在生产中虽然可行，但是所用除氟颗粒成分复杂，合成的氟硅酸钾溶液不单一；固氟后的颗粒较小，需要使用絮凝剂絮凝沉降，步骤复杂；在使用氢氟酸制备氟化钙和氟硅酸钾时，对设备的要求较高，必须选用耐氟材料的反应罐，并且所使用的原料氢氟酸危险系数较大。对此，需要提供一种既能够实现资源的回收利用，又简单易行，能够较安全操作的方法，实现对含氟硝酸的有效回收利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含氟硝酸回收利用的方法，所述方法能够充分利用含氟硝酸中的废酸，并将其转化为能够重复利用的化工产品；而且，所述方法在对含氟硝酸处理过程中无废气与废渣产生，能够实现经济效益与环境效益的良好结合。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种含氟硝酸回收利用的方法，所述方法包括如下步骤：(1)混合除氟剂与含氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟硅酸盐与低氟硝酸；(2)混合钙盐与步骤(1)所得低氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟化钙与除氟硝酸；(3)混合遮蔽剂、催化剂与步骤(2)所得除氟硝酸，加热至反应完全，得到脱碳液与含氮气体；(4)浓缩步骤(3)所得脱碳液，得到硝酸与剩余母液；(5)中和步骤(4)所得剩余母液，中和后所得液体再次进行浓缩，所得硝酸盐回用于步骤(1)。本专利技术提供的方法对含氟硝酸进行处理，能够得到纯度较高的氟硅酸盐、氟化钙、硝酸以及硝酸盐，所得硝酸盐能够作为除氟剂进行回用，制备得到纯度较高的氟硅酸盐，从而实现了对含氟硝酸的充分利用，且回收利用过程产生的气体同样能够得到有效处理，实现了经济效益与环境效益的良好结合。优选地，步骤(1)所述含氟硝酸中的H+浓度为5-10mol/L，例如可以是5mol/L、5.5mol/L、6mol/L、6.5mol/L、7mol/L、7.5mol/L、8mol/L、8.5mol/L、9mol/L、9.5mol/L或10mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述含氟硝酸由硝酸、氢氟酸、醋酸与水组成。优选地，步骤(1)所述含氟硝酸中，硝酸的质量分数为28-40wt％，氢氟酸的质量分数为0.5-5wt％，醋酸的质量分数为1-5wt％，余量为水。本专利技术处理的含氟硝酸为一种含氟废硝酸，其中硝酸的质量分数为28-40wt％，例如可以是28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；氢氟酸的质量分数为0.5-5wt％，例如可以是0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；醋酸的质量分数为1-5wt％，例如可以是1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述除氟剂包括二氧化硅与硝酸盐的组合。优选地，所述硝酸盐包括硝酸钠或硝酸钾。优选地，所述除氟剂中二氧化硅的加入量与含氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(0.8-1):1，例如可以是0.8:1、0.85:1、0.9:1、0.95:1或1:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，所述除氟剂中硝酸盐的加入量与含氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(1-1.1):1，例如可以是1:1、1.01:1、1.03:1、1.05:1、1.08:1或1.1:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙或氧化钙中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括碳酸钙与硝酸钙的组合，硝酸钙与氧化钙的组合，碳酸钙与氧化钙的组合，或碳酸钙、硝酸钙与氧化钙的组合。优选地，步骤(2)所述钙盐的加入量与步骤(1)所述含氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(0.8-1):2，例如可以是0.8:2、0.85:2、0.9:2、0.95:2或1:2，但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟硝酸回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)混合除氟剂与含氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟硅酸盐与低氟硝酸；/n(2)混合钙盐与步骤(1)所得低氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟化钙与除氟硝酸；/n(3)混合遮蔽剂、催化剂与步骤(2)所得除氟硝酸，加热至反应完全，得到脱碳液与含氮气体；/n(4)浓缩步骤(3)所得脱碳液，得到硝酸与剩余母液；/n(5)中和步骤(4)所得剩余母液，中和后所得液体再次进行浓缩，所得硝酸盐回用于步骤(1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种含氟硝酸回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)混合除氟剂与含氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟硅酸盐与低氟硝酸；
(2)混合钙盐与步骤(1)所得低氟硝酸，充分反应后进行固液分离，得到氟化钙与除氟硝酸；
(3)混合遮蔽剂、催化剂与步骤(2)所得除氟硝酸，加热至反应完全，得到脱碳液与含氮气体；
(4)浓缩步骤(3)所得脱碳液，得到硝酸与剩余母液；
(5)中和步骤(4)所得剩余母液，中和后所得液体再次进行浓缩，所得硝酸盐回用于步骤(1)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含氟硝酸中的H+浓度为5-10mol/L；
优选地，步骤(1)所述含氟硝酸由硝酸、氢氟酸、醋酸与水组成；
优选地，步骤(1)所述含氟硝酸中，硝酸的质量分数为28-40wt％，氢氟酸的质量分数为0.5-5wt％，醋酸的质量分数为1-5wt％，余量为水。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述除氟剂包括二氧化硅与硝酸盐的组合；
优选地，所述硝酸盐包括硝酸钠或硝酸钾；
优选地，所述除氟剂中二氧化硅的加入量与含氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(0.8-1):1；
优选地，所述除氟剂中硝酸盐的加入量与含氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(1-1.1):1。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙或氧化钙中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述钙盐的加入量与步骤(1)所述低氟硝酸中氢氟酸的摩尔比为(0.8-1):2。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述遮蔽剂为铝酸钠和/或硝酸铝；
优选地，所述遮蔽剂的加入量为步骤(2)所得除氟硝酸质量的0.5-2％；
优选地，步骤(3)所述催化剂为S-1全硅分子筛；
优选地，所述催化剂的加入量为步骤(2)所得除氟硝酸质量的0.1-0.2％。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述加热的温度为50-60℃；
优选地，步骤(3)所述含氮气体由二氧化碳和二氧化氮组成。


7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述浓缩的温度为90-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋月，陈琪，郎超，
申请(专利权)人：盛隆资源再生无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32