[发明专利]一种冰晶石制备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冰晶石制备的方法，该方法可以利用磷肥副产品氟硅酸制备冰晶石。

技术背景

冰晶石的化学名称为氟铝酸钠，分子式为Na₃AlF₆冰晶石有天然和人造之分。在工业上主要用作电解铝冶炼的熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷的增白剂，金属的熔剂等。冰晶石生产的传统工艺为氟铝酸纯碱法，另外有粘土盐卤法、氟硅酸钠法等。

传统工艺氟铝酸纯碱法的反应式为：

该工艺是传统经典工艺，技术是十分成熟，主要原料是用氢氟酸，由于氢氟酸价格昂贵，产品成本高，市场竞争激烈。

US：3656894中报导了一种以磷肥工业副产品氟硅酸钠为原料制取冰晶石的方法。其反应式如下：

      

该工艺可以利用磷肥工业的副产品氟硅酸钠，有利于资源综合利用和环境保护。但由于该工艺只能制得含氟化钠的混合溶液，而氟化钠溶解度小，反应过程中物流巨大，能耗高，设备产能低。另有报道，可用氟硅酸和纯碱反应制得氟化钠溶液，与氟化铝溶液反应制得冰晶石，该工艺只能使用含磷量较低的氟硅酸，使用高含磷的氟硅酸产品中磷不能达标。该工艺也存在由于氟化钠溶液浓度稀，物流量巨大，能耗高，设备产能低的缺点。

另外，专利号为200410027054.3披露，用氟硅酸和粘土矿反应制得氟铝酸溶液，再与盐卤反应制得冰晶石，该工艺同样只能使用含磷量较低的氟硅酸，使用高含磷的氟硅酸产品中磷不能达标，该工工艺原料利用率低，反应过程中产生大量的废盐酸，环境污染严重。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种冰晶石制备的方法，它用氟硅酸、铝盐、氟化钠为原料制备冰晶石，其原料氟硅酸来自磷肥的副产品，粘土矿和铝土矿资源丰富且价格低廉、易得。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

一种冰晶石制备的方法，它以氟硅酸、铝盐、氟化钠为原料，用氟硅酸与铝盐反应制得氟化铝溶液并进行除磷处理，将制得的氟化铝溶液与氟化钠反应，氟化钠以固体形式加入，其合成冰晶石的化学反应式如：

为实现上述目的，本发明的进一步措施是：

所述的铝盐为粘土矿、铝土矿或氢氧化铝。所述的氟硅酸与铝盐(以氧化铝表示)的摩尔比为：H₂SiF₆：Al₂O₃1：0.6～1.6。所述的氟化铝与氟化钠的摩尔比为：AlF₃：NaF 1：0.85～3.35。所述的氟硅酸与铝盐的反应温度为50～115℃。所述的氟化铝与氟化钠的反应温度为60～110℃。所述的氟硅酸的浓度在50-400g/L，氟化钠中SiO₂<1.5％。

本发明主要采用氟硅酸与铝盐反应制得氟化铝溶液并进行除磷处理，再将制得的氟化铝溶液与固体形式加入的氟化钠反应合成生产冰晶石的技术方案，克服了传统的氟铝酸法冰晶石制备工艺存在的产品制备成本高，市场竞争力差及氟硅酸钠为原料制备冰晶石的方法存在的氟化钠溶液浓度稀，物流量巨大，能耗高，设备产能低等缺陷。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

I、本发明制备的冰晶石，它采用氟硅酸替代较贵的氢氟酸，粘土矿和铝土矿来源丰富而价格低廉，生产成本低，在无粘土矿和铝土矿的地区可用氢氧化铝替代，扩大本发明的适应范围，经济效益明显。II、本发明用固体形式加入的氟化钠替代氟化钠溶液，大大减少了母液量，降低能耗，提高劳动生产率。III、本发明的制备工艺中增加了除磷步骤，可处理一些高含磷的氟硅酸，扩大了氟硅酸的用途。IV、本发明工艺流程短，便于生产控制。V、本发明工艺还可以生产高、中、低分子比的冰晶石，可满足不同客户的需求。VI、本发明制备中产生的渣可用作生产水泥的原料，采用氢氧化铝生产的硅胶可用作生产硅酸钠的原料，生产的废水经处理后可用作吸收氟硅酸，循环利用，实行零排放，本发明对环境无影响。

本发明适合制备的冰晶石用作电解铝冶炼的熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷的增白剂，金属的熔剂等。

具体实施方式

一种冰晶石制备的方法，其具体工艺步骤如下：