專利名稱：一種冰晶石制備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冰晶石制備的方法，該方法可以利用磷肥副產(chǎn)品氟硅酸制備冰晶石。
背景技術(shù)：
冰晶石的化學(xué)名稱為氟鋁酸鈉，分子式為Na3AlFe冰晶石有天然和人造之分。在工業(yè)上主 要用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增白劑，金屬的熔劑等。冰晶 石生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝為氟鋁酸純堿法，另外有粘土鹽鹵法、氟硅酸鈉法等。
傳統(tǒng)工藝氟鋁酸純堿法的反應(yīng)式為
6HF+A1(0H)3 _ H3A1F6+3H20
H:iAlF6+3Na2C03—— 2Na3AlF6+3H20+3C02t
該工藝是傳統(tǒng)經(jīng)典工藝，技術(shù)是十分成熟，主要原料是用氫氟酸，由于氫氟酸價(jià)格昂貴， 產(chǎn)品成本高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。
US:3656894中報(bào)導(dǎo)了一種以磷肥工業(yè)副產(chǎn)品氟硅酸鈉為原料制取冰晶石的方法。其反應(yīng) 式如下 Na2SiF6+4NH3. H20—— 2NaF+4NH4F+Si02+2H20
2NaF+4NH4F+NaA102—— Na3AlF6+4NH3f+2H20
該工藝可以利用磷肥工業(yè)的副產(chǎn)品氟硅酸鈉，有利于資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)。但由于該 工藝只能制得含氟化鈉的混合溶液，而氟化鈉溶解度小，反應(yīng)過(guò)程中物流巨大，能耗高，設(shè) 備產(chǎn)能低。另有報(bào)道,可用氟硅酸和純堿反應(yīng)制得氟化鈉溶液,與氟化鋁溶液反應(yīng)制得冰晶石， 該工藝只能使用含磷量較低的氟硅酸，使用高含磷的氟硅酸產(chǎn)品中磷不能達(dá)標(biāo)。該工藝也存 在由于氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設(shè)備產(chǎn)能低的缺點(diǎn)。
另外，專利號(hào)為200410027054. 3披露，用氟硅酸和粘土礦反應(yīng)制得氟鋁酸溶液，再與鹽鹵 反應(yīng)制得冰晶石，該工藝同樣只能使用含磷量較低的氟硅酸，使用高含磷的氟硅酸產(chǎn)品中磷 不能達(dá)標(biāo)，該工工藝原料利用率低，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢鹽酸，環(huán)境污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種冰晶石制備的方法，它用氟硅酸、鋁鹽、氟化 鈉為原料制備冰晶石，其原料氟硅酸來(lái)自磷肥的副產(chǎn)品，粘土礦和鋁土礦資源豐富且價(jià)格低
廉、易得o
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案
一種冰晶石制備的方法，它以氟硅酸、鋁鹽、氟化鈉為原料，用氟硅酸與鋁鹽反應(yīng)制得 氟化鋁溶液并進(jìn)行除磷處理，將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉反應(yīng)，氟化鈉以固體形式加入， 其合成冰晶石的化學(xué)反應(yīng)式如
H2SiF6+Al203 _ A1F3+Si02+H20
AlF3+3NaF ~~ Na3AlF6 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的進(jìn)一步措施是-
所述的鋁鹽為粘土礦、鋁土礦或氫氧化鋁。所述的氟硅酸與鋁鹽(以氧化鋁表示)的摩 爾比為H2SiF6: A1203 1: 0.6 1.6。所述的氟化鋁與氟化鈉的摩爾比為AIF." NaF 1: 0.85 3. 35。所述的氟硅酸與鋁鹽的反應(yīng)溫度為50 115°C。所述的氟化鋁與氟化鈉的反應(yīng)溫 度為60 110°C。所述的氟硅酸的濃度在50-400g/L，氟化鈉中Si02〈l. 5%。
本發(fā)明主要釆用氟硅酸與鋁鹽反應(yīng)制得氟化鋁溶液并進(jìn)行除磷處理，再將制得的氟化鋁 溶液與固體形式加入的氟化鈉反應(yīng)合成生產(chǎn)冰晶石的技術(shù)方案，克服了傳統(tǒng)的氟鋁酸法冰晶 石制備工藝存在的產(chǎn)品制備成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差及氟硅酸鈉為原料制備冰晶石的方法存在 的氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設(shè)備產(chǎn)能低等缺陷。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果
I、本發(fā)明制備的冰晶石，它采用氟硅酸替代較貴的氫氟酸，粘土礦和鋁土礦來(lái)源豐富 而價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本低，在無(wú)粘土礦和鋁土礦的地區(qū)可用氫氧化鋁替代，擴(kuò)大本發(fā)明的適 應(yīng)范圍，經(jīng)濟(jì)效益明顯。II、本發(fā)明用固體形式加入的氟化鈉替代氟化鈉溶液，大大減少了 母液量，降低能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。III、本發(fā)明的制備工藝中增加了除磷歩驟，可處理一 些高含磷的氟硅酸，擴(kuò)大了氟硅酸的用途。IV、本發(fā)明工藝流程短，便于生產(chǎn)控制。V、本 發(fā)明工藝還可以生產(chǎn)高、中、低分子比的冰晶石，可滿足不同客戶的需求。VI、本發(fā)明制備 中產(chǎn)生的渣可用作生產(chǎn)水泥的原料，采用氫氧化鋁生產(chǎn)的硅膠可用作生產(chǎn)硅酸鈉的原料，生 產(chǎn)的廢水經(jīng)處理后可用作吸收氟硅酸，循環(huán)利用，實(shí)行零排放，本發(fā)明對(duì)環(huán)境無(wú)影響。
本發(fā)明適合制備的冰晶石用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增 白劑，金屬的熔劑等。
具體實(shí)施例方式
一種冰晶石制備的方法，其具體工藝步驟如下-
1 、先用磷肥副產(chǎn)品氟硅酸和鋁鹽(粘土礦、鋁土礦、氫氧化鋁)按一定比例混合，其 比例為(氟硅酸與鋁鹽中A1A的摩爾比為1: 0.6 1.6)，氟硅酸濃度為50-400g/L，溫度控 制在60-110。C，在帶攪拌的反應(yīng)槽(02000*2500，防腐PVC材質(zhì))中反應(yīng)lh。
2 、在反應(yīng)槽中加入除磷劑，除磷劑為鐵鹽，按與氟硅酸中PA摩爾比1: 0.9 1.3進(jìn) 行配比，再反應(yīng)10-60分鐘，經(jīng)過(guò)除磷步驟，最終產(chǎn)品磷含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。反應(yīng)終點(diǎn) 以分析溶液中雜質(zhì)含量達(dá)到規(guī)定的要求為終點(diǎn)。
2 、反應(yīng)的料漿通過(guò)過(guò)濾得到氟化鋁溶液。
3 、氟化鋁溶液和氟化鈉固體(氟化鋁與氟化鈉摩爾比為A1F3: NaF 1: 0.85 3.35) 在反應(yīng)釜合成，由于采用氟化鈉固體，合成溶液體積大大少于US:3656894，減少物流量和能 量消耗。溫度控制在60-110°C。合成反應(yīng)以間歇式進(jìn)行，也可以連續(xù)進(jìn)行。料漿采用真空過(guò) 濾，也可采用壓濾或離心過(guò)濾的方法。干燥采用氣流干燥，也可采用回轉(zhuǎn)窯干燥。
各實(shí)施例如下 實(shí)施例1
以氫硅酸、氫氧化鋁、氟化鈉生產(chǎn)冰晶石的方法具體工藝步驟如下
a、 氟硅酸濃度50g/L，體積12ni 氫氧化鋁650公斤，氟硅酸和氫氧化鋁按摩爾比 H2SiF6:Al(0H).,l: l進(jìn)行配料，在反應(yīng)槽中將氟硅酸升溫至50t，加入氫氧化鋁并開動(dòng)攪拌， 反應(yīng)lh。
b、 在上述混合液中加入除磷劑、攪拌10分鐘。 C、通過(guò)過(guò)濾得到氟化鋁溶液。
d、 氟化鈉與氟化鋁按摩爾比2:1配比，固體氟化鈉670公斤攪拌下加入氟化鋁溶液中， 合成溫度保持90°C，攪拌反應(yīng)lh，得到冰晶石料漿。
e、 冰晶石料漿經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾得到軟膏和濾液；軟膏采用氣流閃蒸干燥法干燥；得到冰品 石產(chǎn)品，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4291—1999。經(jīng)分析計(jì)算，冰晶石產(chǎn)品收率達(dá)到95. 9%。
實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例1操作步驟相同，其不同之處
步驟a中氟硅酸濃度為400g/L，氫氧化鋁為380公斤；氟硅酸升溫至110°C。
步驟c中氟化鈉為390公斤。
步驟d合成溫度為110°C。
經(jīng)計(jì)算，產(chǎn)品收率達(dá)到94. 8%。 實(shí)施例3
實(shí)施例3與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中氟硅酸濃度為320g/L，氫氧化鋁為1730公斤。 步驟c中氟化鈉為1780公斤。 經(jīng)計(jì)算，產(chǎn)品收率達(dá)到95.8%。 實(shí)施例4
實(shí)施例4與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處 步驟c中合成溫度為60°C。 經(jīng)分析計(jì)算，冰晶石產(chǎn)品收率達(dá)到95.9%。 實(shí)施例5
實(shí)施例5與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處
步驟c中氟化鋁和氟化鈉按摩爾比1:3. 35配比，氟化鈉940公斤。
經(jīng)計(jì)算，產(chǎn)品收率達(dá)到95.0%。
實(shí)施例6
實(shí)施例6與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處
步驟c中氟化鋁和氟化鈉按摩爾比1:0. 85配比，氟化鈉503公斤。
經(jīng)分析計(jì)算，冰晶石產(chǎn)品收率達(dá)到95.5%。
實(shí)施例7
實(shí)施例7與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中用鋁土礦替代氫氧化鋁，鋁土礦為945公斤。 經(jīng)分析計(jì)算，冰晶石產(chǎn)品收率達(dá)到94.5%。 實(shí)施例8
實(shí)施例8與實(shí)施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中用粘土礦替代氫氧化鋁，粘土礦為2500公斤。 經(jīng)分析計(jì)算，冰晶石產(chǎn)品收率達(dá)到94.4%。
以上僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)思，本領(lǐng)域的熟練人員還可對(duì)此 作出各種修改和變換。例如，氟化鈉的固體加入方式、氟化鋁溶液的除雜的修改和變換等。 然而，類似的這種變換和修改均屬于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1、一種冰晶石制備的方法，它以氟硅酸、鋁鹽、氟化鈉為原料，用氟硅酸與鋁鹽反應(yīng)制得氟化鋁溶液并進(jìn)行除磷處理，將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉反應(yīng)，氟化鈉以固體形式加入，其合成冰晶石的化學(xué)反應(yīng)式如
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的鋁鹽為粘土礦、鋁 土礦或氫氧化鋁。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的氟硅酸與鋁鹽的摩 爾比為H2SiF6: A1203 1: 0.6 1.6。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的氟化鋁與氟化鈉的 摩爾比為A1F3: NaF 1: 0. 85 3. 35。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的氟硅酸與鋁鹽的反 應(yīng)溫度為50 115°C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的氟化鋁與氟化鈉的 反應(yīng)溫度為60 110°C。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冰晶石制備的方法，其特征在于所述的氟硅酸的濃度在 50-400g/L，氟化鈉中Si02<l. 5%。
全文摘要
一種冰晶石制備的方法，用氟硅酸與鋁鹽反應(yīng)制得氟化鋁溶液并進(jìn)行除磷處理，將制得的氟化鋁溶液與固體氟化鈉反應(yīng)，得到冰晶石。本發(fā)明主要采用氟硅酸與鋁鹽反應(yīng)制得氟化鋁溶液并進(jìn)行除磷處理，再將制得的氟化鋁溶液與固體氟化鈉反應(yīng)生產(chǎn)冰晶石的技術(shù)方案，克服了傳統(tǒng)的氟鋁酸法冰晶石制備工藝存在的產(chǎn)品成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差及氟硅酸鈉為原料制取冰晶石的方法存在的因氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設(shè)備產(chǎn)能低等缺陷。本發(fā)明適合制備的冰晶石用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增白劑，金屬的熔劑等。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101391793SQ200810143499
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者劉東曉, 廖志輝, 朱崇高, 李飛躍, 楊天蘭, 林高逵, 段立山, 黎志堅(jiān) 申請(qǐng)人:湖南有色氟化學(xué)有限責(zé)任公司