[发明专利]一种冰晶石提纯工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种冰晶石提纯工艺，更具体的说，是涉及一种对多晶硅生产过程中的副产品冰晶石的提纯工艺。

背景技术

冰晶石是一种白色结晶或粉末，是电解法生产金属铝过程中不可缺少的原料，工业上冰晶石一般是以萤石、硫酸、氢氧化铝、纯碱为原料大量生产。由于萤石属于不可再生的战略资源，且全球范围内萤石资源短缺，所以萤石供应呈现越来越紧张的趋势。

高纯多晶硅作为电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，其产量快速增长。现有多晶硅生产的一种新工艺，生产过程中会产生一种组成为冰晶石（氟铝酸钠）的副产品，这种副产品的化学成分见下表1。

表1、副产冰晶石原料化学成分分析结果（wt%）

从表1可以看出，这种冰晶石中杂质二氧化硅含量和灼减量都大大超过GB/T4291-2007中CM-0牌号要求的质量标准。因而不能直接用于电解铝生产。如不能将这种冰晶石加以有效利用，不仅会造成资源的浪费，而且对环境也会产生不利的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种冰晶石提纯工艺，通过采用本发明提纯工艺处理后，能使所述副产品冰晶石的质量达到GB/T4291-2007中CM-0牌号规定的特级品质量要求，可以直接用于电解铝生产，达到既有效利用资源，又减少环境污染的目的。

本发明的技术方案是，将所述副产品冰晶石与HF-HCl-H₂SO₄的混合酸反应，使原料中的大部分二氧化硅杂质以可溶形式进入液相，经液固分离后达到冰晶石与杂质分离的目的。具体包括以下步骤：

（1）在反应器中加入水，在搅拌下加入冰晶石，水和冰晶石质量比为0.5～6.0:1（优选2.0～4.0:1），制成料浆；

（2）在搅拌下向步骤（1）所得料浆中加入HF-HCl-H₂SO₄混合酸，所述混合酸中，HF:HCl:H₂SO₄的摩尔比为1:0.1-1:0.1-1（优选1:0.3-0.6:0.3-0.6），加入的混合酸与原料冰晶石的质量比为0.04～0.30:1（优选0.10～0.20:1）；

（3）将步骤（2）所得物料升温至20～100℃（优选55～85℃），搅拌反应15～150min（优选30～90min）；

（4）将步骤（3）反应完毕的液固混合物料真空过滤或离心分离，得固体物料，干燥，即成。

使用本发明对副产品冰晶石进行提纯处理，工艺简单，能耗低，回收率可达96%以上，能大幅降低冰晶石中的二氧化硅含量和灼减量，处理成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。但不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。凡属于与本发明等效的技术方案，均属于本发明的保护范围。

实施例1

（1）在2L带搅拌的反应器中加入400mL水，再在搅拌下加入200g副产冰晶石，制成料浆；（2）加入20克混合酸，混合酸中，HF：HCl：H₂SO₄的摩尔比为1：0.3：0.3, 加热至55℃，搅拌下反应30分钟；(3)将反应完毕的物料经真空过滤，得固体物料，在110℃下干燥2小时，即成。得提纯冰晶石产品193.5克，回收率96.75%。分析产品中杂质含量，结果见表2。

表2 实施例1产品化学成分分析结果（wt%）

实施例2

（1）在2L带搅拌的反应器中加入600mL水，在搅拌下加入200g付产冰晶石，制成料浆；（2）加入45克混合酸，混合酸中HF：HCl：H₂SO₄的摩尔比为1：0.45：0.45；加热至60℃，搅拌下反应60分钟；(3)再将反应完毕的物料经真空过滤，得固体物料，在110℃下干燥2小时，即成。得提纯冰晶石产品193.8g；回收率96.9%。分析产品中杂质含量，结果见表3。

表3 实施例2产品化学成分分析结果（wt%）

实施例3

(1)在2L带搅拌的反应器中加入800mL水，在搅拌下加入200g付产冰晶石，制成料浆；(2)加入30克混合酸，混合酸中HF：HCl：H₂SO₄的摩尔比为1：0.6：0.6,经加热至85℃，搅拌下反应90分钟；(3)将反应完毕的物料经真空过滤，得固体物料，在110℃下干燥2小时，即成。提纯冰晶石产品192.2g；回收率96.1%。分析样品中杂质含量，结果见表4。