[发明专利]一种利用冶炼含氟废酸制备冰晶石的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废物资源化综合利用领域，具体涉及一种利用冶炼行业产生的含氟废酸 制备冰晶石的方法。

背景技术

冶炼行业产生的含氟废酸主要来源于冶炼烟气制酸工艺的净化工序，在冶炼烟气进入制 酸阶段前，针对高温烟气进行净化洗涤，洗涤液即为含氟废酸，主要含有氟化物、硫酸、三 氧化二砷、硫化物、硫酸盐以及重金属铜、镉、铅、锌等。目前普遍以中和沉淀法、化学混 凝沉淀法等处理冶炼含氟废酸，但此方法没有利用其中氟，并产生大量的废弃污泥，增加环 境污染负荷，产生二次污染。

冰晶石是一种氟铝酸盐，也称氟铝酸钠，其分子式为Na₃AIF₆，白色细小的结晶体，无 气味，溶解度比天然冰晶石大，比重为3，硬度2～3，易吸水受潮。作为一种化工产品，主 要用于冶炼金属铝的助熔剂，还可作农作物的杀虫剂，搪瓷乳白剂，玻璃和搪瓷生产用的遮 光剂和助熔剂，树脂橡胶的耐磨填充剂，还可用于铁合金和沸腾钢的生产。人工制备冰晶石 的工业化生产方法主要有氢氟酸法、氟硅酸法、碳酸化法、制铝工业回收法和碱法，这些工 业化生产方法具有成本高、污染严重的缺点，在得到冰晶石产品的同时对环境的污染较为严 重，其中氢氟酸法是较为常用的生产方法，但是这种生产方法采用高纯氢氟酸(HF)作为原 料，造成成本较高。

专利CN101555017A公开了一种磷化行业含氟废酸多级综合利用技术，其内容为利用含 氟废酸中的氟硅酸，以低浓度的氟硅酸与氯化钠反应制取氟硅酸钠和稀盐酸水；以高浓度氟 硅酸与氢氧化铝反应制取氟化铝和水合硅酸；以稀盐酸水投入反应罐中加入水和硅酸，搅拌 加温至沸腾，静置后过滤得二氧化硅产品；将二氧化硅滤液投入反应器加热，再缓慢加入纯 碱或烧碱进行搅拌反应，溢去上部清液，底部浓浆在搅拌下加入氢氟酸反应，然后进行固液 分离，得冰晶石产品。此方法虽然能利用磷化行业含氟废酸制取冰晶石并有其他副产品，但 存在工艺复杂、反应工序多且条件不易控制、生产成本高的缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用冶炼行业产生的含氟废酸制备冰晶石的方法，实现冶炼含 氟废酸的资源化。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种利用冶炼含氟废酸制备冰晶石的方法，包括以下步骤：

1)含氟废酸的预处理：向废水中投加硫化剂，沉淀除去其中的重金属离子及杂质，过滤， 保留滤液；

2)冰晶石的制备：向上述滤液中投加钠盐和铝盐，搅拌反应，过滤得到滤饼；将滤饼水 洗后烘干，得到冰晶石。

按上述方案，步骤1)所述的硫化剂为硫化钠、硫氢化钠、硫化氢中的任意一种或混合。

按上述方案，步骤1)所述的硫化剂的投加量以含硫量计与废酸的比为1:(40～60)g/ml

按上述方案，步骤1)在20～60℃搅拌反应10min～30min，陈化20～60min；期间控制 pH为1～7。

按上述方案，步骤2)所述的钠盐为硫酸钠。

按上述方案，步骤2)所述的铝盐为硫酸铝。

按上述方案，步骤2)控制钠盐和铝盐投加量使得F、Al和Na按摩尔比为6:1:3。

按上述方案，步骤2)在20～40℃搅拌反应10min～45min；陈化30～60min；期间控制 pH为1～7。

上述步骤1)过程涉及的主要化学反应方程式为：

Na₂S+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂S

2NaHS+H₂SO₄→Na₂SO₄+2H₂S

2As³⁺+3H₂S→As₂S₃↓+6H⁺

Cu²⁺+H₂S→CuS↓+2H⁺

Zn²⁺+H₂S→ZnS↓+2H⁺

上述步骤2)过程涉及的主要化学反应方程式为：