一种氟硅酸生产冰晶石的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氟硅酸生产冰晶石的系统及方法，属于化工领域。该系统包括氟硅酸加热器，氟化铝反应器和氟化钠反应器，氟硅酸预热槽依次通过氟硅酸加热器与热氟硅酸缓冲槽相连，所述的热氟硅酸缓冲槽分别与氟化铝反应器和氟化钠反应器相连，所述氟化铝反应器和氟化钠反应器底部的输出端均与其配套的分离系统相连，两个反应器的分离系统的滤液均通过管道输送至冰晶石合成器，冰晶石合成器的底部的输出与分离系统相连。本发明专利技术原料使用氟硅酸，每生产1吨冰晶石可节省萤石(GaF2)1.3吨；原料氟硅酸质量浓度定为18～20％，更好地保证产品质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种氟硅酸生产冰晶石的方法及系统


[0001]本专利涉及冰晶石生产工艺领域，具体说是一种利用氟硅酸作为原料通过氟硅酸与氢氧化铝、纯碱制备氟化铝与氟化钠；氟化铝与二氧化硅分离；氟化钠与二氧化硅分离；氟化铝与氟化钠合成冰晶石；含水冰晶石经干燥、冷却生产冰晶石的方法及系统。

技术介绍

[0002]冰晶石(主要成份Na3AlF6)主要用作铝电解的助熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂，玻璃遮光剂和金属熔剂、农业杀虫剂等。每生产一吨铝约需耗用冰晶石17～50公斤，迄今为止还没有发现另一种化合物可以代替冰晶石，这是因为冰晶石除了能够溶解氧化铝以外还具有其它一些不可缺少的性质，如不含比铝更正电性的元素，稳定性好，在一般条件下不分解、不挥发、不潮解，熔点高于铝，导电性好，节约电量等。可以说，如果没有冰晶石，全世界也许就没有如此大规模的铝工业，价格也就没有这么低，应用也就没有这么广泛。
[0003]天然冰晶石矿储量很少，使用的冰晶石大都是人工合成的。现有技术中具有两种冰晶石的制备方法，第一种湿法制备冰晶石工艺：利用萤石和硫酸反应制备氟化氢气体，然后加水稀释成氢氟酸，再将氢氧化铝浆料和纯碱溶液加入反应槽制备。第二种为干法制备冰晶石工艺：利用气态氟化氢在400～700℃反应制备氟铝酸，然后在720℃与氯化钠或纯碱反应合成冰晶石。不论是湿法还是干法合成冰晶石都存在较大的缺陷，中间物料氟化氢气体具有较强的腐蚀性和毒性，给生产设备的选材及环境保护都提出了很高的要求。因此，寻找新的冰晶石制备方法是十分必要的。

技术实现思路
r/>[0004]本专利的目的在于提供一种氟硅酸生产冰晶石的方法及系统，以利于萤石资源的保护及氟资源的有效利用，采用氟硅酸作为原料，分别用氢氧化铝和纯碱将氟硅酸溶液在加热和搅拌的条件下进行分解，反应生成物分别经过滤除去二氧化硅后得到氟化钠和氟化铝溶液，再将两种溶液按适当比例混合，经合成、过滤、干燥及冷却后得到冰晶石的新工艺，优化工艺操作，增加开工率，满足冰晶石生产的需求。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种氟硅酸生产冰晶石的系统，该系统包括氟硅酸加热器，氟化铝反应器和氟化钠反应器，氟硅酸预热槽依次通过氟硅酸加热器与热氟硅酸缓冲槽相连，所述的热氟硅酸缓冲槽分别与氟化铝反应器和氟化钠反应器相连，所述氟化铝反应器和氟化钠反应器底部的输出端均与其配套的分离系统相连，两个反应器的分离系统的滤液均通过管道输送至冰晶石合成器，冰晶石合成器的底部的输出与分离系统相连。
[0007]上述系统中：氟硅酸加热器上部的输出端与氟硅酸预热槽相连。
[0008]上述系统中：述氟化铝反应器和氟化钠反应器底部相连的分离系统均包括过滤机和沉降槽，过滤机的滤液输出端与冰晶石合成器相连，过滤机的固体输出管道与沉降槽相
连，沉降槽的固体输出管道输与硅产品制备系统相连，沉降槽的液体输出管道与过滤机相连。
[0009]上述系统中：冰晶石合成器的底部相连的分离系统包括过滤机，其液体输出端与氟硅酸生产系统相连，固体输出端为目标产品。
[0010]一种利用上述的系统实现氟硅酸生产冰晶石的生产方法，该方法包括以下步骤：
[0011](a)氟硅酸与氢氧化铝、纯碱加料工段：将质量浓度为18～20％，温度为92～98℃的氟硅酸分别加入氟化铝反应器10和氟化钠反应器19中，同时在氟化铝反应器10中加入氢氧化铝进行反应，在氟化钠反应器19反应器中加入纯碱进行反应；
[0012](b)氟化铝反应器10和氟化钠反应器19中物料反应结束后得到的滤液输送至冰晶石合成器25中进行反应，反应结果后经分离即得目标产品；
[0013]上述方法中：步骤(a)中氟化铝反应器10中氢氧化铝与氟硅酸摩尔比为1～3：1；氟化钠反应器19中纯碱与氟硅酸摩尔比为2～4：1；氟化铝反应器10的反应温度为90～95℃，反应时间为25～30min；氟化钠反应器19中的反应温度为90～95℃，反应时间为25～30min。
[0014]上述方法中：氟化铝反应器10中氢氧化铝与氟硅酸摩尔比为2：1；氟化钠反应器19中纯碱与氟硅酸摩尔比为3：1。
[0015]上述方法中：步骤(b)中反应的温度为93～97℃，冰晶石合成器25中氟化铝与氟化钠摩尔比为1:2～4，反应时间为2～3分钟。
[0016]上述方法中：冰晶石合成器25中氟化铝与氟化钠摩尔比为1:3。
[0017]在一些具体的方案中，本专利技术方法的步骤如下：
[0018](1)氟硅酸与氢氧化铝、纯碱加料工段：将质量浓度为18～20％氟硅酸溶液贮存在氟硅酸预热槽中，用氟硅酸泵将氟硅酸在氟硅酸加热器与氟硅酸预热槽之间加热循环、升温至反应要求的起始温度约95℃，热氟硅酸送到热氟硅酸缓冲槽中，将经过计量的热氟硅酸分别加入氟化铝反应器和氟化钠反应器中；将氢氧化铝粉末加入氢氧化铝贮槽中，经氢氧化铝圆盘给料机和氢氧化铝计量秤，将氢氧化铝加入氟化铝反应器中，配料时控制氢氧化铝与氟硅酸摩尔比为2:1；将纯碱粉末加入纯碱贮槽中，经纯碱圆盘给料机和纯碱计量秤，将纯碱加入氟化钠反应器中，配料时控制纯碱与氟硅酸摩尔比为3:1。
[0019](2)氟化铝生产与二氧化硅分离工段：在氟化铝反应器中通入低压蒸汽进行保温，维持反应温度为90～95℃，物料在氟化铝反应器中的停留时间约30分钟，反应完成后及时将氟化铝反应器中的料浆加到氟化铝带式过滤机中进行过滤，氟化铝带式过滤机过滤出来的滤液流入冰晶石合成器中，氟化铝带式过滤机过滤出来的滤饼卸入1#二氧化硅沉降槽，1#二氧化硅沉降槽中的二氧化硅去界区生产硅产品、清液通过氟化铝清液泵返回氟化铝带式过滤机。
[0020](3)氟化钠生产与二氧化硅分离工段：在氟化钠反应器中通入低压蒸汽进行保温，维持反应温度为90～95℃，物料在氟化钠反应器中的停留时间约30分钟，反应完成后及时将氟化钠反应器中的料浆加到氟化钠带式过滤机中进行过滤，氟化钠带式过滤机过滤出来的滤液流入冰晶石合成器中，氟化钠带式过滤机过滤出来的滤饼卸入2#二氧化硅沉降槽，2#二氧化硅沉降槽中的二氧化硅去界区生产硅产品、清液通过氟化钠清液泵返回氟化钠带式过滤机。
[0021](4)冰晶石合成与过滤工段：在冰晶石合成器中通入低压蒸汽进行保温，维持合成
温度93～97℃，氟化铝与氟化钠摩尔比约为1:3，物料停留时间2～3分钟。合成完成后，用合成液输送泵将冰晶石合成器中的合成液送入冰晶石带式过滤机进行过滤，滤液经滤液槽去界区生产氟硅酸，冰晶石去冰晶石贮槽。
[0022](5)含水冰晶石干燥与成品冷却工段：冰晶石贮槽中的冰晶石先经冰晶石圆盘给料机，再经冰晶石输送机被送入冰晶石振动流化床干燥冷却机进行干燥冷却。干燥空气用＞100℃的干空气进行干燥，当干燥到含水≤0.5％，将冰晶石进行冷却，冷却用常温干空气，当冷却到温度≤50℃，将冰晶石成品用冰晶石成品输送机送去界区。
[0023]本专利技术技术方案中：所述氟硅酸预热槽带有预热槽搅拌器；热氟硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟硅酸生产冰晶石的系统，其特征在于：该系统氟硅酸加热器(4)，氟化铝反应器(10)和氟化钠反应器(19)，氟硅酸预热槽(1)依次通过氟硅酸加热器(4)与热氟硅酸缓冲槽(5)相连，所述的热氟硅酸缓冲槽(5)分别与氟化铝反应器(10)和氟化钠反应器(19)相连，所述氟化铝反应器(10)和氟化钠反应器(19)底部的输出端均与其配套的分离系统相连，两个反应器的分离系统的滤液均通过管道输送至冰晶石合成器(25)，冰晶石合成器(25)的底部的输出与分离系统相连。2.根据权利要求1所述的氟硅酸生产冰晶石的系统，其特征在于：氟硅酸加热器(4)上部的输出端与氟硅酸预热槽(1)相连。3.根据权利要求1所述的氟硅酸生产冰晶石的系统，其特征在于：氟化铝反应器(10)和氟化钠反应器(19)底部相连的分离系统均包括过滤机和沉降槽，过滤机的滤液输出端与冰晶石合成器(25)相连，过滤机的固体输出管道与沉降槽相连，沉降槽的固体输出管道输与硅产品制备系统相连，沉降槽的液体输出管道与过滤机相连。4.根据权利要求1所述的氟硅酸生产冰晶石的系统，其特征在于：冰晶石合成器(25)的底部相连的分离系统包括过滤机，其液体输出端与氟硅酸生产系统相连，固体输出端为目标产品。5.一种利用权利1所述的系统实现氟硅酸生产冰晶石...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家明，徐卫亚，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：