自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统及其结晶方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠(Na3AlF6)晶体的结晶化系统及其结晶方法，其主要是于该系统反应槽槽口设置一定流量与均匀分散加药段，使药剂呈批次定量控制且均匀分散地加入氢氟酸废液中进行反应，并配合趋向结晶化的方法步骤：一氢氟酸废液进流步骤、一铝酸钠投药步骤、一结晶反应步骤、一氟铝酸钠晶体析出沉淀步骤、一过滤步骤，以及一排水步骤，以结晶操作模式取代习知化学混凝的操作模式净化氢氟酸废液，提升氢氟酸废液与药剂的反应效率及结晶纯度，达到有效回收氟、降低化学污泥的体积以及生成具高经济效益氟铝酸钠晶体的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，特别是涉及一种能有效将氢氟酸废液中的氟离子结晶化为氟铝酸钠晶体的结晶化系统；本专利技术还涉及一种该结晶化系统的结晶方法。
技术介绍
高浓度氢氟酸(HF，49% )或氢氟酸混酸，为半导体(1C)、液晶显示面板(TFT-LCD)、太阳能电池等科技产业大量应用于蚀刻技术中，因而产出浓度高达49%或低至0.5%的各种浓度且体积庞大的氢氟酸废酸，需要进行废液处理。目前氢氟酸废液处理方法，以加入如CaO、Ca(OH)2, CaCl2等含钙化合物与废液中的氟离子反应生成氟化钙(CaF2)污泥饼，达到去除废液中的氟离子的目的，然而，此法在处理过程中需要将高浓度氢氟酸加水稀释成低浓度氢氟酸废液后，再加入含钙化合物，使氟离子与钙确子产生氟化钙沉淀物，尤其为使反应完全，实际加药量一般为理论值二倍以上，不仅增加操作困难度、操作成本高，更会产生相较于氢氟酸废液体积约5至10倍，但其中的氟化钙纯度低仅有15至40%的氟化钙污泥，对环境形成二次污染且难以具有回收再利用的经济效益。虽然目前有荷兰DHV公司、美国PERMUTIT公司设计的流体化床结晶槽(Fluidized-Bed Crystallizer, FBC)技术，以及杜邦公司的高瘦型通风导管结晶槽(HighAspect Rate Draft Tube Agitated Crystallizer,HARDTAC)技术可协助改善前述结晶纯度的问题，但值得注意的是，例如氟的面积负荷、A1/F莫耳比、pH值、进流废液的含氟浓度等皆为影响结晶纯度的变量，造成结晶纯度要能提升至符合产业需求的纯度标准且具有被回收利用的经济效益显得十分困`难，另回收污泥中结晶到可回收利用的操作成本与结晶所产生的经济效益将成为另一考虑重点。有中国台湾专利第1233428号公开了一种含氟废水的处理方法及其处理剂，其在静置后的中间层含氟废液加入由含铝或含钠化合物及其组合的混合药剂，以调整含氟废液的PH值而去除含氟废液中的阳离子，再加入由含铝、含钠及含氯化合物组成的处理剂，使含氟废液中的氟离子与药剂进行化学混凝作用，达到形成冰晶石氟铝酸钠沉淀物供做他用；然而，该专利的处理方法并未载明其含氟废液浓度，其以传统化学混凝法处理的含水率高，仍会有化学污泥体积大的问题，另使用含氯化合物PAC(PolyaluminumChloride ;多元聚氯化铝)作为助凝剂，影响冰晶石沉淀物的纯度，尤其该专利处理方法以非结晶程序制得冰晶石，其沉淀物纯度显然难以达到回收利用的价值。中国台湾专利第I 353343号揭示一种自氢氟酸废液中回收氟而制造氟硅酸盐的方法，其主要是在含氢氟酸(HF)废液和含硅化合物直接接触反应，使废液中的氢氟酸与含硅化合物反应生成氟硅酸(H2SiF6)后，调整含氟硅酸废液的浓度，并加入含钠或钾的碱或碱金属盐，从而生成氟硅酸盐沉淀物，再经将氟硅酸钠或氟硅酸钾自废液中分离出且干燥后，达到形成可回收的氟硅酸钠、氟硅酸钾产物；然而，该专利的氟硅酸盐制造方法中，有必须使含氢氟酸废液及含氟硅酸废液维持在5至15wt%的操作限制，过低或过高将无法产出符合经济效益的氟硅酸盐且增加操作成本，尤其氟硅酸与含钠或钾的碱或碱金属盐的中和为放热反应，使操作流程中的反应温度形成另一控制参数，导致提升该专利的操作困难度。有鉴于上述习知操作问题，本案专利技术人构思一种，以消除上述以生成含氟结晶体进行氟回收所产生的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其主要是透过一分散盘将药剂以批次定量控制且均匀分散地加入氢氟酸废液中进行反应，以结晶操作模式取代习知化学混凝的操作模式净化氢氟酸废液，有效降低化学污泥的体积，并达到提升结晶体纯度的目的。本专利技术的另一目的在于提供一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶方法，该方法以趋向结晶化的反应条件，将药剂呈批次定量控制且均匀分散地加入氢氟酸废液中进行反应，使废液中的氟与药剂反应生成结构紧密、呈颗粒状态的氟铝酸钠晶体，达到有效回收氟且生成具高经济效益氟铝酸钠晶体的目的。为达上述目的，依据本专利技术所提供的一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其包括一高浓度氢氟酸废液槽经一批次定量控制段输出一定量氢氟酸废液至一批次式结晶反应段的一反应槽，以及一铝酸钠药剂槽经一批次定量控制段及一定流量与均匀分散加药段输出一均匀分散的铝酸钠液流至该反应槽内与该定量氢氟酸废液进行结晶反应；其中:该反应槽，系顶部成形有一槽口及一投药空间，底部成形有一出口及一反应空间；该定流量与均匀分散加药段，系具有一分散盘设有复数液孔，该分散盘周缘与该反应槽内壁水平固设，且该反应槽内部为该分散盘隔设成形该投药空间及该反应空间；藉此，令该定量氢氟酸废液容置于该反应空间，该铝酸钠溶液的批次定量控制段输出的一定量铝酸钠溶液为该分散盘隔设于该投药空间内，并经该分散盘的该液孔分布，形成该均匀分散的招酸钠液流输入该反应空间与该定量氢氟酸废液均匀接触进行反应并生成氟铝酸钠晶体。依据本专利技术提供的一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其中，该定流量与均匀分散加药段具有一控制盘迭设于该分散盘顶部，以及一动力源设于该分散盘底部，该动力源系具有一传动轴穿置该分散盘中心与该控制盘中心固接，该分散盘系设有该复数放射排列的液孔，且该控 制盘设有复数对应该分散盘液孔数量的通孔，令该动力源驱动该控制盘旋转，该控制盘通孔与该分散盘液孔错位挡止该定量铝酸钠溶液流通，或者，该控制盘通孔与该分散盘液孔对合，使该均匀分散的铝酸钠液流自投药空间流入反应空间与该定量氢氟酸废液接触反应。依据本专利技术提供的一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶方法，该方法步骤包括:a、氢氟酸废液进流步骤:将一高浓度氢氟酸废液经批次定量控制输入至一反应槽内，该反应槽系顶部成形有一槽口及一投药空间,底部成形有一出口及一反应空间，该定量氢氟酸废液系容置于该反应空间内；b、铝酸钠投药步骤:提供一开设有复数均匀分布的液孔的分散盘，将该分散盘以其周缘与该与该反应槽内壁呈水平形态固设，该反应槽内部为该分散盘隔设成形为该投药空间及该反应空间，将一铝酸钠溶液经批次定量控制后，以每批次I至1.5小时的投药时间输入一定量铝酸钠溶液至该投药空间内；c、结晶反应步骤:使该定量铝酸钠溶液流经该分散盘液孔形成一均匀分散的铝酸钠液流进入该反应空间，并藉控制该定量铝酸钠溶液进入该反应槽反应空间的流速，令该均匀分散的铝酸钠液流在批次投药时间内，缓慢与该定量氢氟酸废液进行结晶反应，并于该定量铝酸钠溶液用尽时停止；d、氟铝酸钠晶体析出沉淀步骤:将反应槽内混合溶液静置60至90分钟，使该高浓度氢氟酸废液中的氟离子与该铝酸钠溶液的铝离子及钠离子进行结晶反应以析出氟铝酸钠晶体并沉降至反应槽底部；e、过滤步骤:将晶体及结晶反应后废液自该反应槽底部出口流出并过滤，以取得该氟铝酸钠晶体，并排出一低浓度氢氟酸废液。依据本专利技术提供的一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶方法，其中，该过滤步骤所得的氟铝酸钠晶体的晶体纯度大于80%，该氟铝酸钠晶体的含水率为小于15%。有关于本专利技术为达成上述目的，所采用的技术、手段及其他功效，兹举一较佳可行实施例并配合图式详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其包括一高浓度氢氟酸废液槽经一批次定量控制段输出一定量氢氟酸废液至一批次式结晶反应段的一反应槽，以及一铝酸钠药剂槽经一批次定量控制段及一定流量与均匀分散加药段输出一均匀分散的铝酸钠液流至所述反应槽内与所述定量氢氟酸废液进行结晶反应；其特征在于：所述反应槽，顶部成形有一槽口及一投药空间，底部成形有一出口及一反应空间；所述定流量与均匀分散加药段，具有一分散盘设有复数液孔，所述分散盘周缘与所述反应槽内壁水平固设，且所述反应槽内部为所述分散盘隔设成形所述投药空间及所述反应空间；藉此，令所述定量氢氟酸废液容置于所述反应空间，所述批次定量控制段输出的一定量铝酸钠溶液为所述分散盘隔设于所述投药空间内，并经所述分散盘的所述液孔分布，形成所述均匀分散的铝酸钠液流输入所述反应空间与所述定量氢氟酸废液均匀接触进行反应并生成氟铝酸钠晶体。

【技术特征摘要】
1.一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其包括一高浓度氢氟酸废液槽经一批次定量控制段输出一定量氢氟酸废液至一批次式结晶反应段的一反应槽，以及一铝酸钠药剂槽经一批次定量控制段及一定流量与均匀分散加药段输出一均匀分散的铝酸钠液流至所述反应槽内与所述定量氢氟酸废液进行结晶反应；其特征在于: 所述反应槽，顶部成形有一槽口及一投药空间，底部成形有一出口及一反应空间； 所述定流量与均匀分散加药段，具有一分散盘设有复数液孔，所述分散盘周缘与所述反应槽内壁水平固设，且所述反应槽内部为所述分散盘隔设成形所述投药空间及所述反应空间；藉此，令所述定量氢氟酸废液容置于所述反应空间，所述批次定量控制段输出的一定量铝酸钠溶液为所述分散盘隔设于所述投药空间内，并经所述分散盘的所述液孔分布，形成所述均匀分散的铝酸钠液流输入所述反应空间与所述定量氢氟酸废液均匀接触进行反应并生成氣招酸纳晶体。2.如权利要求1所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述定流量与均匀分散加药段具有一控制盘迭设于所述分散盘顶部，以及一动力源设于所述分散盘底部，所述动力源具有一传动轴穿置所述分散盘中心与所述控制盘中心固接，所述分散盘设有所述复数放射排列的液孔，且所述控制盘设有复数对应所述分散盘液孔数量的通孔，令所述动力源驱动所述控制盘旋转，所述控制盘通孔与所述分散盘液孔错位挡止所述定量氢氟酸废液流通，或者，所述控制盘通孔与所述分散盘液孔对合，使所述均匀分散的铝酸钠液流自投药空间流入反应空间与所述定量氢氟酸废液接触反应。3.如权利要求1所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述定流量与均匀分散加药段具有一控制盘迭设于所述分散盘顶部，以及一动力源设于所述分散盘底部，所述动力源具有一传动轴穿置所述分散盘中心与所述控制盘中心固接，其中: 所述分散盘，其所述复数液孔以所述传动轴为中心沿米字放射方向排列开设； 所述控制盘，设有至少二以所述传动轴为中心沿米字放射方向排列开设的一第一通孔组及一第二通孔组，各所述通孔组由复数通孔组成，各组通孔的米字排列放射方向之间夹设一角度，且所述第一通孔组具有对应所述分散盘液孔数量的所述复数通孔，所述二通孔组具有少于所述分散盘液孔数量的所述复数通孔； 令所述动力源驱动所述控制盘旋转，所述控制盘通孔与所述分散盘液孔错位挡止所述定量铝酸钠溶液流通，或者，所述控制盘以其第一组通孔或其第二组通孔与所述分散盘液孔对合，使所述均匀分散的铝酸钠液流自投药空间流入反应空间与所述定量氢氟酸废液接触反应。4.如权利要求3所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述分散盘具有20个液孔均匀分散设于所述米字放射方向上，所述控制盘具有三米字排列通孔组，分别为所述第一通孔组、所述第二通孔组及一第三通孔组，其中，所述第一通孔组具有20个所述通孔，所述第二通孔组具有16个所述通孔，所述第三通孔组具有8个所述通孔。5.如权利要求1所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述铝酸钠溶液的批次定量控制段具有一加药帮浦以控制所述铝酸钠药剂槽输出的一铝酸钠溶液进入所述定流量与均匀分散加药段的流量，且所述加药帮浦与一液位计与所述加药帮浦电性连接，以侦测所述反应槽投药空间内的定量铝酸钠溶液液位高度。6.如权利要求1所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述反应槽出口处设有一微过滤段，供过滤所述反应槽排出的一晶体及结晶反应后废液，并输出一低浓度氢氟酸废液及一氟铝酸钠晶体，且一低浓度氢氟酸废液处理段与所述微过滤段连接，供处理所述低浓度氢氟酸废液。7.如权利要求6所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述微过滤段为具有小于等于ΙΟμπι网目尺寸的滤袋机。8.如权利要求6所述的自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶化系统，其特征在于，所述低浓度氢氟酸废液处理段供处理氟离子浓度低于3000毫克/公升的低浓度氢氟酸废液。9.一种自氢氟酸废液生成氟铝酸钠晶体的结晶方法，其特征在于，所述方法步骤包括: a、氢氟酸废液进流步骤:将一高浓度氢氟酸废液经批次定量控制输入至一反应槽内，所述反应槽顶部成形有一槽口及一投药空间，底部成形有一出口及一反应空间，所述定量氢氟酸废液容置于所述反应空间内； b、铝酸钠投药步骤:提供一开设有复数均匀分布的液孔的分散盘，将所述分散盘以其周缘与所述与所述反应槽内壁呈水平形态固设，所述反应槽内部为所述分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：商能洲，卢宗隆，张朝谦，
申请(专利权)人：锋霈环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：