專利名稱：用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法。
背景技術(shù)：
中國專利CN101177292公開了一種利用鋁灰生產(chǎn)鋁電解槽用含氟β氧化鋁的方 法，它將原鋁廢灰加入鋁灰重量1 3倍水中攪拌均勻浸泡后過濾脫水至水分小于8% ；將 過濾脫水得到的溶液進行蒸發(fā)，得到NaCl、KCl、NaF的混合晶體；將脫水后的原鋁廢灰加入 為原鋁廢灰重量2 3倍的稀鹽酸溶液中充分混合，混合液的pH為5 6，將混合后的料漿 加熱，在80 100°C下攪拌3 5小時，產(chǎn)生NH3和Al (OH) 3，將水解后的Al (OH) 3在800 1000°C條件下，煅燒1 2小時，制得含氟β氧化鋁。這種方法仍要將鋁灰中的氧化鋁重 返提取氧化鋁的流程，堿耗、能耗較大且工藝流程復(fù)雜。03128411. 6公開了用酸蝕鋁渣和 氯化鈉制造冰晶石的方法，是以酸蝕鋁渣、氯化鈉、氟鋁酸為原料。將酸蝕鋁渣水磨后，在一 定的溫度下與氯化鈉反應(yīng)，生成高分子比氟鋁酸鈉沉淀物和氯化銨溶液。經(jīng)固液分離、清洗 后，與氟鋁酸反應(yīng)，再經(jīng)干燥處理即為分子比在2. 0 2. 9的冰晶石產(chǎn)品。以上方法均是單 個生產(chǎn)，沒有實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，資源利用率不高，其工藝流程較復(fù)雜、能耗較大、并存在廢物和 廢水的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點，提供一種資源利用率高、工藝流程短、操 作簡單、生產(chǎn)過程環(huán)境友好，能耗低、工藝簡單，能耗低的用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟 氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法。本發(fā)明包括鋁灰加水浸泡、過濾、濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl混合晶體；其 特征在于，還包括以下步驟(1)濾渣在 750 950°C下焙燒 15 60min ；(2)按照固液體積比1 1 1 10，在焙燒產(chǎn)物中加入0.5% 10% (體積)HF 溶液，所述HF溶液中含雙氧水或亞硝酸鈉飽和溶液10 40ml，或者通入14_16g/h臭氧，在 100 1000r/min的攪拌下浸泡反應(yīng)30 180min ；(3)過濾濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體經(jīng)干燥處理后按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)冰晶 石，蒸發(fā)母液與NaOH反應(yīng)、按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水玻璃；濾渣進入下面的工序；(4)濾渣在90 110°C下干燥12小時，獲得含MgF2的高氟氧化鋁。所述焙燒的升溫速度為5 10°C /min,最佳焙燒時間為15 45min。所述浸泡反應(yīng)中的雙氧水、亞硝酸鈉飽和溶液、臭氧為氧化劑。所述浸泡反應(yīng)中的HF溶液的最佳濃度為 3%，氧化劑最佳添加量為20 35ml，最佳固液比為1 3 1 8，最佳攪拌速度為500 800r/min。最佳浸泡反應(yīng)時間為 90 120min。本發(fā)明根據(jù)組分及其存在形態(tài)的特點，可連續(xù)生產(chǎn)出活性高電解槽用高氟氧化鋁 和冰晶石及水玻璃；冰晶石是鋁電解質(zhì)的基本原料；水玻璃可出售。還解決了鋁灰的環(huán)境 污染問題，而且生產(chǎn)過程環(huán)境友好，能耗大大低于傳統(tǒng)工藝，工藝流程短，操作簡單。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1(1)取篩分后的鋁灰50g，在70°C，150ml水中，在400r/min的攪拌下浸取130min ；(2)浸出后的溶液經(jīng)壓濾，濾渣進入后續(xù)工序，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl 混合晶體；蒸發(fā)母液返回浸出工序；濾渣在850°C下焙燒15min ；(3)在焙燒產(chǎn)物中加入含15m氧化劑H2O2的0.5% (體積)HF溶液，使總體積為 250ml ；在500r/min的攪拌下浸取60min ；(4)浸出后的溶液通過壓濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)冰 晶石；蒸發(fā)母液與NaOH反應(yīng)后按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水玻璃；濾渣在90°C下干燥12小時，獲得 含MgF2的高氟氧化鋁46. 52g，其主要元素組成為A1 45. 516%, 0 34. 043%, F 12. 738%, C10. 02%, Na 1. 185%, K 0. 427%, Si 0. 37%, Mg 2. 892%, Ca 1. 095%。實施例2:(1)取篩分后的鋁灰50g，在50°C，50ml水中，在800r/min的攪拌下浸取70min ；(2)浸出后的溶液經(jīng)壓濾，濾渣進入后續(xù)工序，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl 混合晶體；蒸發(fā)母液返回浸出工序；濾渣在800°C下焙燒50min ；(3)在焙燒產(chǎn)物中加入含5. 5% (體積)HF溶液150ml，同時以15g/h的速率通入 氧化劑O3，在1000r/min的攪拌下浸取90min ；(4)浸出后的溶液通過壓濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)冰 晶石；蒸發(fā)母液與NaOH反應(yīng)后按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水玻璃；濾渣在90°C下干燥12小時，獲得 含MgF2的高氟氧化鋁42. 56g，其主要元素組成為A1 44. 889%, O 32. 573%, F 15. 047%, C10. 02%, Na 1. 36%, K 0. 388%, Si 0. 44%, Mg 2. 68%, Ca 0.967%。實施例3 (1)取篩分后的鋁灰50g，在100 0C，75ml水中，在1000r/min的攪拌下浸取 150min ；(2)浸出后的溶液經(jīng)壓濾，濾渣進入后續(xù)工序，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl 混合晶體；蒸發(fā)母液返回浸出工序；濾渣在750°C下焙燒90min ；(3)在焙燒產(chǎn)物中加入含IOml飽和NaNO2溶液的2. 5% (體積)HF溶液，使溶液 的總體積為50ml，在100r/min的攪拌下浸取120min ；(4)浸出后的溶液通過壓濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體用于合成冰晶石；蒸 發(fā)母液與NaOH反應(yīng)后用于生產(chǎn)水玻璃；濾渣在90°C下干燥12小時，獲得含MgF2的高氟 氧化鋁 40. 58g，其主要元素組成為A145. 086%，0 37. 300%, F 10. 305%, Cl 0. 02%, Na 0. 940%, KO. 524%, Si 0. 396%, Mg 2. 548%, Ca 0.524%。實施例4
(1)取篩分后的鋁灰50g，在100°C，400ml水中，在400r/min的攪拌下浸取30min ；(2)浸出后的溶液經(jīng)壓濾，濾渣進入后續(xù)工序，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl混合晶體；蒸發(fā)母液返回浸出工序；濾渣在950°C下焙燒50min ；(3)在焙燒產(chǎn)物中加入含IOml氧化劑H2O2的10 % (體積)HF溶液；使溶液總體積 為500ml，在500r/min的攪拌下浸取30min ；(4)浸出后的溶液通過壓濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體用于合成冰晶石；蒸 發(fā)母液與NaOH反應(yīng)后用于生產(chǎn)水玻璃；濾渣在90°C下干燥12小時，獲得含MgF2的高氟氧 化鋁 47. 19g，其主要元素組成為A145. 891%，0 34. 739%, F 11. 593%, Cl 0. 026%, Na 1. 115%, K0. 514%, Si 0. 479%, Mg 2. 864%, Ca 1.028%。所述高氟氧化鋁主要元素組成百分比均為重量百分比。
權(quán)利要求
一種用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法，包括鋁灰加水浸泡、過濾、濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl混合晶體；其特征在于，還包括以下步驟(1)濾渣在750～950℃下焙燒15～60min；(2)按照固液體積比1∶1～1∶10，在焙燒產(chǎn)物中加入0.5％～10％(體積)HF溶液，所述HF溶液中含雙氧水或亞硝酸鈉飽和溶液10～40ml，或者通入14-16g/h臭氧，在100～1000r/min的攪拌下浸泡反應(yīng)30～180min；(3)過濾濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體經(jīng)干燥處理后按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)冰晶石，蒸發(fā)母液與NaOH反應(yīng)、按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水玻璃；濾渣進入下面的工序；(4)濾渣在90～110℃下干燥12小時，獲得含MgF2的高氟氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃 的方法，其特征在于，所述焙燒的升溫速度為5 10°C /min，最佳焙燒時間為15 45min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃 的方法，其特征在于，所述浸泡反應(yīng)中的氧化劑為03，H2O2，NaN02。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃 的方法，其特征在于，所述浸泡反應(yīng)中的HF溶液的濃度為1 % 3%，氧化劑添加量為20 35ml,固液比為1 3 1 8，攪拌速度為500 800r/min，浸泡時間為90 120min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用鋁灰連續(xù)生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法。包括鋁灰加水浸泡、過濾、濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到NaCl、KCl混合晶體；將濾渣在750～950℃下焙燒15～60min；按照固液比為1∶1～1∶10，在焙燒產(chǎn)物中加入含10～40ml氧化劑的0.5％～10％HF溶液，在100～1000r/min的攪拌下浸泡反應(yīng)30～180min；過濾、濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到的固體經(jīng)干燥處理后按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)冰晶石蒸發(fā)母液與NaOH反應(yīng)、按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水玻璃；濾渣在90～110℃下干燥12小時，獲得含MgF2的高氟氧化鋁。本發(fā)明可連續(xù)生產(chǎn)出活性高電解槽用高氟氧化鋁和冰晶石及水玻璃；生產(chǎn)過程環(huán)境友好，能耗大大低于傳統(tǒng)工藝，工藝流程短，操作簡單。
文檔編號C01B33/32GK101823741SQ20101030112
公開日2010年9月8日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者冀樹軍, 李菲, 田慶華, 蘇鵬, 郭學(xué)益 申請人:中南大學(xué)