一种制造无钠水合氟化铝的方法技术

技术编号：40945868 阅读：5 留言：0更新日期：2024-04-18 15:03

本发明专利技术公开了一种制造无钠水合氟化铝的方法。本发明专利技术采用提氟先提钠的理念，将含氟废料进行破碎、筛分成150‑230目粉末。将固体粉末按液固比8‑12与稀硫酸及硫酸盐的混合液进行混合、搅拌。浸出温度维持在40℃‑80℃，浸出时间1.0‑4.0h，将上述料液快速冷冻至0℃，过滤，分离得酸化液。稀氨水溶液用分布器以较慢速度喷淋酸化液，搅拌，直至溶液pH达到5.0‑6.0，停止滴加稀氨水溶液，在搅拌下陈化0.5‑1h，过滤，水洗1‑3次得无钠的水合氟化铝。此方法操作简单，能高效回收含氟废料中的氟元素，有效去除含钠杂质，所得的水合氟化铝纯度高，是有价值的反应中间体，为进一步实现氟元素的再次利用提供可靠原料，同时可得副产品硫酸钠和硫酸铵。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体废弃物处理领域，具体涉及制造无钠水合氟化铝的方法。

技术介绍

1、现代铝电解工艺主要在由电解原料氧化铝，冰晶石为电解质，以及碳素阳极和阴极构成的现代电解槽中进行。电解质发挥着溶解氧化铝并将其经电解还原生产金属铝的作用。工业生产铝过程中，为了控制铝电解质一定的分子比，会不断向铝电解槽中添加氟化铝原料。随着氟化铝不断加入，铝电解过程中不断产生新的冰晶石，势必造成大量过剩电解质。过剩电解质主要成分为na3alf6、alf3、naf、caf2。随着铝产能提升，至2021年3850.3吨，每吨原铝生产含氟电解质40kg计算，我国铝电解工业年均产生140万吨含氟电解质。这些物料只能进行物理空间堆积，如处置不当还会给环境带来很大的污染风险。这些含氟物料是可以回收利用价值的二次资源，如何通过合适的工艺进行有效处理含氟废电解质，是目前亟待解决的问题。

2、目前国内对于含氟废电解质已有一定的研究基础，专利cn108754543a一种炭渣与铝电解质分离方法，将1mol/l浓度的酸液与炭渣在搅拌和加热的条件下进行中和反应，当ph小于5，氟离子浸出率高于94％时，浸出结束，得到浸出溶液；将浸出液进行过滤，得到滤渣与滤液，滤渣经过洗涤、烘干得到炭渣产品；向所得滤液中加入盐溶液进行沉氟；沉氟溶液进行过滤，得到滤渣与滤液，滤渣经洗涤后、烘干得到碱式氟化铝产品，得到的滤液用于配制酸液。专利cn108728867a一种铝电解废阴极炭块无害化分离方法，将铝电解废旧阴极炭块进行破碎、筛分，得到炭块颗粒；将炭块颗粒放入1mol/l浓度的酸液

3、以上文献研究结果大同小异，均采用酸浸，过滤后加盐溶液沉氟，进行氟离子回收。绝大多数钠盐均是可溶性物质，如作为杂质是很难彻底清除。故大多数产品的国标要求把钠含量作为重要的限制性指标。以氟化铝为例，国标最低等级钠含量要求小于0.6%，更优级品要求小于0.3%。经过反复验证上述专利试验条件制取碱式氟化铝，发现碱式氟化铝的钠含量偏高，无法继续生产有价值合格产品。究其原因主要在于目前的研究成果均采用先沉氟后除钠或不除钠的工艺方法，除钠效果不佳，钠含量偏高，在1%-5%之间，甚至更高，造成其利用价值较小，无法实现技术的产业化。

4、为了解决以上问题，本专利技术提出析出含氟回收产品前，先完全提取出钠盐产品（硫酸钠），即提氟先提钠的创新理念。先提钠的理念是基于硫酸钠的溶解度随温度变化较明显（见表1），尤其在温度0-40℃间，温度降低，其溶解度也较大幅度减小。同时，硫酸钠的溶解度还受溶液ph值影响，在酸性条件和硫酸复盐共同作用下，其溶解度会进一步降低。含氟原料与酸、硫酸铝混合浸出，浸出结束，快速冷冻降温至0℃，此时硫酸钠溶解度较小，钠盐大量析出，过滤便可得较纯净的浸出液。基于此原理，本专利技术采用较低温酸浸，快速冷冻后过滤除钠，高温并结合稀氨水溶液联合析晶，通过溶液ph值有效判定析晶终点，高效沉降氟元素。此方法操作简单，能高效回收含氟废料中的氟元素，有效去除含钠杂质，所得的水合氟化铝纯度高，是有价值的反应中间体，为进一步实现氟元素的再次利用提供可靠原料，同时可得副产品硫酸钠和硫酸铵。

5、表1 硫酸钠的溶解度

6、温度（℃） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 溶解度（g） 4.9 9.1 19.5 40.8 48.8 46.2 45.3 44.3 43.7 42.7 42.5

技术实现思路

1、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种制造无钠水合氟化铝方法，包含以下步骤：

2、步骤一：将含氟废料进行破碎、筛分成150-230目粉末；

3、步骤二：将固体粉末按液固比8-12与稀硫酸及硫酸铝的混合液进行混合、搅拌；

4、步骤三：浸出温度维持在40℃-80℃，浸出时间1.0-4.0h，将上述料液冷冻至0℃，快速过滤，得酸化液；

5、步骤四：稀氨水溶液滴定析晶，稀氨水溶液以较慢速度喷淋本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤一含氟废料包含铝电解质、稀土、冶金、玻璃、制药含氟固废。

3.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤二固体与稀硫酸的液固比8-12，稀硫酸pH在2.0-3.5间。

4.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤四，稀氨水溶液用分布器喷淋式加液，滴加速度先慢后快。

5.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤四，稀氨水溶液析晶过程温度在80℃-100℃间。

【技术特征摘要】

1.一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤一含氟废料包含铝电解质、稀土、冶金、玻璃、制药含氟固废。

3.根据权利要求1所述的一种制造无钠水合氟化铝的方法，其特征在于：所述步骤二固体与稀硫酸的液固比8...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海波，卢叶，
申请(专利权)人：河南神洛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：

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