Способ получения фторида водорода из отходов алюминиевого производства


 


Владельцы патента RU 2534792:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения фторида водорода из отходов алюминиевого производства включает сернокислотное разложение криолитсодержащих отходов. В качестве отходов алюминиевого производства берут пыль электрофильтров. Отходы предварительно измельчают до размера частиц 0,2 мм, помещают на поддоны слоем высотой не более 0,5 см и подвергают обжигу при температуре 800-850°C в подовых печах. Сернокислотное разложение концентрата, полученного после обжига отходов, проводят при температуре 240-260°C. Изобретение позволяет снизить расход серной кислоты, повысить выход фторида водорода. 1 пр.

 

Изобретение относится к производству фторида водорода сернокислотным разложением фторсодержащих соединений.

Известен наиболее распространенный способ получения фтористого водорода обработкой флюорита серной кислотой в прямоточных или противоточных печах при 180-220°C. При этом флюорит и серная кислота предварительно смешиваются в шнеках-смесителях в соотношении 0,70-0,75:1. Степень разложения флюоритового концентрата составляет 93-95%. [Гузь С.Ю. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. - М.: Металлургия, 1964. - 238 с.].

Недостатком данного способа является низкая степень разложения плавикового шпата, большая длительность процесса, образование настылей на внутренней поверхности барабана.

Известен способ получения безводного фтороводорода пирогидролизом фторуглеродсодержащих отходов алюминиевых производств [Патент РФ №2022914, опубликован 15.11.1994]. Основой этого способа является извлечение фтора из углеродистых материалов, согласно которому отходы подвергают пирогидролизу во вращающихся печах.

Недостаток получения фтороводорода пирогидролизом в том, что для мелкодисперсных отходов способ является непригодным, поскольку сопровождается большим пылеуносом, то есть значительная часть мелких частиц выносится газовым потоком из технологических агрегатов раньше, чем протекают и завершаются процессы окисления углерода и пирогидролиза фторидов.

Также известен способ получения фтористого водорода сернокислотным разложением фторсодержащих продуктов (способ прототип) [Патент РФ №2110470, опубликован 10.05.1998]. В качестве фторсодержащих продуктов используют высокодисперсные отходы электролитического производства алюминия (шлам газоочистки и пыль электрофильтров) с развитой поверхностной структурой. Отходы и серная кислота смешиваются в шнековом смесителе и вместе подаются в печь, массовое соотношение между отходами и серной кислотой - 0,65-0,75:1. Процесс проходит при 260-320°C. Время процесса составляет 3,5-4 часа.

Недостатками данного способа являются: большой расход серной кислоты, обусловленный ее интенсивным испарением при заданных температурах, а также связанный с проблемой ее диффузии сквозь слой углеродной составляющей отходов к поверхности фторсодержащих частиц; малое время контакта реагентов, и как следствие, низкая степень вскрытия фторуглеродсодержащих отходов.

Задачей изобретения являлась разработка способа получения фторида водорода сернокислотным разложением фторсодержащих соединений с большей степенью реагирования и, как следствие, с большим выходом фторида водорода, чем заявлено в прототипе.

Эта задача решена следующим способом. В соответствии с прототипом в качестве исходного сырья используются отходы алюминиевого производства, а именно пыль электрофильтров, усредненного фазового состава: Na3AlF6 - 12,1; Na5Al3F14 - 11,0; NaF -2,91; AlF3 - 1,68; CaF2 - 1,48; MgF2 - 1,36; KF - 1,34; Al2O3 - 30,19; Na2SO4 - 4,08; Fe2O3 - 2,0; SiO2 - 0,45; C (графит) - 26,73; смола (органические компоненты) - 4,68. Данные отходы измельчают до размера частиц - 0,2 мм, помещают на поддоны слоем, высотой не более 0,5 см, далее прокаливают при 800-850°C в подовых печах, в которых установлена система подачи воздуха и отвода образующихся газов. При прокаливании отходов происходит выгорание углеродной составляющей, которая окружает фторсодержащие частицы и препятствует контакту серной кислоты с поверхностью таких частиц. Также устранение углеродной составляющей снижает расход серной кислоты, необходимой для смачивания угля.

Образующийся таким образом криолит-глиноземный концентрат подается в барабанно-вращающуюся печь вместе с серной кислотой в соотношении 0,9:1 соответственно. Температура процесса сульфатизации концентрата составляет 240-260°C, данная температура является оптимальной для вскрытия криолит-глиноземного концентрата и предотвращения чрезмерного испарения серной кислоты. Время протекания химической реакции составляет 2 часа.

Пример: навеску пыли электрофильтров, массой 120 г размещают в выпарную чашу слоем высотой не более 0,5 см и прокаливают в подовой печи при 800-850°C. Образующийся криолит-глиноземный концентрат, массой 80 г, смешивают с 93%-ной серной кислотой, массой 215 г, и помещают смесь в стальной агитатор с плотно прикрепленной крышкой. Герметизируют систему отвода отходящих газов. Для сорбции реакционных газов готовят емкость с 5%-ным раствором аммиака. Нагревают смесь до 240-260°C. Окончанием процесса считается прекращение выделения пузырьков газа в абсорбционной емкости. Степень извлечения фтора рассчитывается исходя из данных потенциометрического определения концентрации фтор-иона в абсорбционном растворе в соответствии с ГОСТ 4386-89 и по количеству нерастворимого остатка сульфатизации. Степень реагирования составляет 97-99%.

Техническим результатом изобретения является снижение количества серной кислоты, необходимой для проведения реакции сернокислотного разложения отходов алюминиевого производства, а также снижение температуры процесса путем устранения отжигом углеродной составляющей отходов.

Способ получения фторида водорода из отходов алюминиевого производства, включающий сернокислотное разложение криолитсодержащих отходов, отличающийся тем, что отходы предварительно измельчают до размера частиц 0,2 мм, помещают на поддоны слоем высотой не более 0,5 см, далее подвергают обжигу при температуре 800-850°C в подовых печах для удаления углеродной составляющей, в качестве отходов алюминиевого производства берут пыль электрофильтров, сернокислотное разложение концентрата, полученного после обжига отходов, проводят при температуре 240-260°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ очистки фтористого водорода от фторидов кремния и фосфора включает пропускание газовой смеси, содержащей фториды водорода, кремния, фосфора, через фторид натрия.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения фтористого водорода включает сернокислотное разложение фторсодержащего материала алюминиевого производства при нагревании реакционной смеси.
Изобретение относится к производству фтористого водорода сернокислотным разложением фторсодержащих соединений. .

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения плавиковой кислоты и безводного фтороводорода. .

Изобретение относится к азеотропным смесям гептафторида йода и фтористого водорода, которые могут быть использованы при получении фторирующих реагентов. .
Изобретение относится к области переработки рудных концентратов и химической технологии соединений кремния и фтора, в частности получению кремнефтористоводородной кислоты.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к совместному способу получения безводного фтористого водорода и плавиковой кислоты, которые широко используются в алюминиевой промышленности, а также для получения фторуглеродов, фторопластов, элементного фтора и неорганических фторидов /ЖВХО им.

Изобретение относится к технологии переработки смеси гексафторида урана с фторидом водорода, а именно к способу выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения фторида водорода проводят взаимодействие газообразных и летучих фторидов с кислородсодержащими и водородсодержащими веществами в режиме горения при температуре 1000-4000°C. В качестве кислородсодержащих веществ-окислителей используют кислород, воздух, закись азота. В качестве водородсодержащих веществ-горючего используют водород, газообразные углеводороды метан, этан, пропан, бутан, аммиак или их смеси. На 1 моль фторида подают горючее и окислитель из расчета 1-5 моль водорода и 0,05-4 моль кислорода. Изобретение позволяет получать фторид водорода из широкого диапазона исходных фторидов при минимальном количестве образующейся в процессе воды, утилизировать отходы фторидов, в случае переработки твердых летучих фторидов получать мелкодисперсные порошки оксидов соответствующих элементов. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к способам производства фтороводорода взаимодействием фторида кальция с серной кислотой. В соответствии с первым способом производства фтороводорода осуществляют следующие стадии: (a) стадию смешивания частиц источника фторида кальция со средним диаметром 1-40 мкм с серной кислотой, в молярном отношении серная кислота/фторид кальция 0,9-1,1 при температуре 0-40°С и затем нагревания полученной смеси до более высокой температуры, чем при смешивании исходных материалов, но не выше 70°С, с целью осуществления реакции и получения реакционной смеси в твердом состоянии; и (b) стадию нагревания реакционной смеси в твердом состоянии до температуры 100-200°С с целью получения фтороводорода в газовой фазе. Второй вариант способа производства фтороводорода включает следующие стадии: (c) стадию смешивания и осуществления реакции частиц источника фторида кальция со средним диаметром 1-40 мкм с серной кислотой в молярном отношении серная кислота/фторид кальция 1,1-2,2 при температуре 0-70°С с получением реакционной смеси в твердом состоянии; и (d) стадию добавления и примешивания частиц источника фторида кальция со средним диаметром 1-40 мкм к реакционной смеси в твердом состоянии при молярном отношении серная кислота/фторид кальция на стадиях (с) и (d), вместе взятых, составляющем 0,9-1,1, и затем нагревания полученной смеси до температуры 100-200°С с целью получения фтороводорода в газовой фазе. Технический результат - усовершенствованный способ получения фтороводорода, позволяющий предотвращать появление второго пастообразного состояния, облегчая проблему коррозии. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 9 пр.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты из неочищенного фторида водорода используют полигидрофториды калия. Способ проводят в две стадии. На первой стадии при температуре -10°С конденсируют неочищенный фторид водорода с низшим полигидрофторидом калия. Затем нагревают до 60°C, выдерживают при этой температуре в течение 8 часов и получают высшие полигидрофториды калия. На второй стадии высшие полигидрофториды калия подвергают разложению, нагревая до 100-155°C с получением чистого фторида водорода и низшего полигидрофторида калия. Чистый фторид водорода отгоняют и собирают и/или поглощают дистиллированной водой с получением фтороводородной кислоты. Полученный на второй стадии низший полигидрофторид калия может быть использован на первой стадии многократно, что не отражается на чистоте получаемого продукта. Изобретение позволяет упростить получение чистого фторида водорода. 1 з.п. ф-лы, 10 табл., 52 пр.
Наверх