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一种无水氟化铝的生产方法

2021-04-25 20:26:10

一种无水氟化铝的生产方法

  技术领域

  本发明涉及氟化铝制备技术领域,尤其涉及一种无水氟化铝的生产方法。

  背景技术

  伴随电解铝行业的发展,普通型的干法氟化铝已经不能满足高端铝业的需求,他们提出了更加高标准、高规格的无水氟化铝质量标准要求。高标准、高规格的无水氟化铝不仅仅是在主成分上要求更高,同时对杂质含量有更加严格的标准要求,较之以前的硅、磷,又提出了更加严格的产品要求,主要表现在对重金属杂质的含量要求,同时对灼失量也提出了近乎苛刻的标准。

  目前,现有的生产技术在实际生产过程中并不能解决原料萤石中自含有杂质的影响,其萤石中自含有的杂质会通过现有工艺生产线直接进入到最终产品中,从而影响到最终产品质量。而现在市场上对氟化铝的产品品质要求一再提高,这对生产企业提出了很大的挑战。

  发明内容

  基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种无水氟化铝的生产方法,本发明在氟化氢和氢氧化铝反应生产氟化铝之前,增设提纯工艺系统,充分利用萤石制取的氟化氢和其内含有的杂质在相同条件下沸点不同的特性,将氟化氢中的杂质予以除去,同时结合重金属络合反应特性,通过中间络合物的作用,去除氟化氢中的重金属,获得高纯度的氟化氢;然后采用现有的氟化铝生产技术,和氢氧化铝发生反应生产出更加符合市场质量标准要求的无水氟化铝高纯产品,来保证市场的需求。

  本发明提出了一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  S1、用萤石制备粗氟化氢气体;

  S2、将粗氟化氢气体冷凝得到氟化氢液体和废气;

  S3、氟化氢液体转入储槽中,加入氧化剂进行络合反应,然后转入精馏塔中进行精馏;

  S4、取精馏后的氟化氢蒸发成气体后与氢氧化铝反应制得无水氟化铝。

  优选地,在S2中,冷凝的温度为14~16℃。

  优选地,在S3中,精馏塔塔釜的温度为20~22℃,精馏塔塔顶出口的温度为14~16℃。

  上述精馏的过程是一个连续进行的过程,氢氟酸在精馏塔内精馏留存的时间为8~12min。

  优选地,在S3中,氧化剂为高锰酸钾。

  优选地,在S3中,氟化氢液体和氧化剂的重量比为1000:0.8~1.2。

  优选地,在S3中,络合反应的温度为室温,时间为20~28h。

  优选地,在S2中,废气经洗涤吸收处理。

  上述废气主要包含四氟化硅和二氧化硫等,经洗涤吸收处理,避免污染环境,且经洗涤吸收处理能制得氟硅酸副产品。

  优选地,在S2中,在冷凝器中进行冷凝。

  优选地,在S4中,精馏后的氟化氢经蒸发器蒸发进入流化床内,与氢氧化铝反应制得无水氟化铝。

  优选地,在S4中,反应温度为550~650℃,反应在负压状态下进行。

  上述用萤石制备粗氟化氢气体、氟化氢与氢氧化铝反应制备无水氟化铝均为本领域常规方法。

  有益效果:

  1.氟化氢在常压下气化的温度较低,为19.5℃;本发明首先采用冷凝器在14~16℃,将氟化氢气体冷凝成氟化氢液体,而不凝的废气(主要是四氟化硅和二氧化硫等气体)则进入到后续洗涤吸收系统,在该系统中,制得氟硅酸副产品;氟化氢液体进入储槽内,加入氧化剂和其中含有的重金属发生络合反应;然后进入精馏塔内,通过精馏作用以除去重金属成分,通过对塔釜和塔顶设置不同的温度,使得氟化氢在该塔内呈现出不同的相态,控制塔釜温度为20~22℃,使得氟化氢液体能够蒸发为气态,进一步分离氟化氢中的重组分,控制塔顶出口温度为14~16℃,使得氟化氢气体冷凝变为液态,进一步分离氟化氢中的轻组分;从而使得杂质(主要是二氧化硅、五氧化二磷、四氟化硅、二氧化硫、重金属等)含量得到极大的降低,获得更为纯净的氟化氢,其HF含量达到99.99%以上,杂质成分在0.01%以下;

  2.整个提纯过程中,工艺温度为14~22℃,温度适中,对外界热源和冷量的消耗较小,温度易于控制,对设备的要求也不高;络合反应去除重金属的过程,也只需提供较少的冷量就可以保证生产的安全进行;

  3.提纯后的氟化氢经蒸发器外界热源的作用下挥发成气态,进入现有的流化床内,和氢氧化铝发生发应,因氟化氢气体的纯度很高,使得整个反应过程更加彻底,也使得后续反应尾气中含有的有效HF成分更进一步减少,为后续尾气的处理创造了很好的条件;在流化床内,氟化氢和氢氧化铝在600℃左右高温条件下进行反应,反应过程放出的热量可以为后续新进物料的反应继续提供热量,使得整个反应正常进行下去;反应在负压状态下进行,确保了更好的安全生产;制得的无水氟化铝含量更高,杂质含量更低。

  具体实施方式

  下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

  实施例1

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  S1、用萤石制备粗氟化氢气体;

  S2、将粗氟化氢气体通入冷凝器中于14~16℃冷凝得到氟化氢液体和废气,废气经洗涤吸收处理;

  S3、氟化氢液体转入储槽中,加入高锰酸钾,控制温度为室温,进行络合反应24h,然后转入精馏塔中进行精馏10min,其中,氟化氢液体和高锰酸钾的重量比为1000:1,精馏塔塔釜的温度为20~22℃,精馏塔塔顶出口的温度为14~16℃;

  S4、取精馏后的氟化氢液体,通入蒸发器中,经蒸发进入流化床内,与氢氧化铝于600℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  实施例2

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  S1、用萤石制备粗氟化氢气体;

  S2、将粗氟化氢气体通入冷凝器中于14~16℃冷凝得到氟化氢液体和废气,废气经洗涤吸收处理;

  S3、氟化氢液体转入储槽中,加入高锰酸钾,控制温度为室温,进行络合反应20h,然后转入精馏塔中进行精馏12min,其中,氟化氢液体和高锰酸钾的重量比为1000:0.8,精馏塔塔釜的温度为20~22℃,精馏塔塔顶出口的温度为14~16℃;

  S4、取精馏后的氟化氢液体,通入蒸发器中,经蒸发进入流化床内,与氢氧化铝于550℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  实施例3

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  S1、用萤石制备粗氟化氢气体;

  S2、将粗氟化氢气体通入冷凝器中于14~16℃冷凝得到氟化氢液体和废气,废气经洗涤吸收处理;

  S3、氟化氢液体转入储槽中,加入高锰酸钾,控制温度为室温,进行络合反应28h,然后转入精馏塔中进行精馏8min,其中,氟化氢液体和高锰酸钾的重量比为1000:1.2,精馏塔塔釜的温度为20~22℃,精馏塔塔顶出口的温度为14~16℃;

  S4、取精馏后的氟化氢液体,通入蒸发器中,经蒸发进入流化床内,与氢氧化铝于650℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  对比例1

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  将实施例1制得的粗氟化氢气体直接通入流化床内,与氢氧化铝于600℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  对比例2

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  将实施例2制得的粗氟化氢气体直接通入流化床内,与氢氧化铝于550℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  对比例3

  一种无水氟化铝的生产方法,包括如下步骤:

  将实施例3制得的粗氟化氢气体直接通入流化床内,与氢氧化铝于650℃,-3.0kPa进行反应制得无水氟化铝。

  检测实施例1-3和对比例1-3中粗氟化氢气体、精馏后的氟化氢和无水氟化铝的含量和杂质,结果如下表所示

  

  由上表可以看出,本发明制得的氟化氢、无水氟化铝的含量很高,杂质含量很低。

  以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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