Способ получения фторалюминатов

 

Союз Советсиик

Социаяистичесиик

Респубяии ii 882929 (6! ) дополнительное к авт. свид-sy (22)заявлено 26.01.79 (21) 2724702/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет(51) М. Кл, С 01 F 7/54 фтсудврстваеый квинтет

СССР аи делам иэабретеиий и открытий

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень № 43 (53) И 661.862.. 369 (088,8) Иркутский филиал Всесоюзного научно-иссле ro и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Полевской криолитовый завод (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРАЛЮИИНАТОВ

Изобретение относится к области производства фторсолей для алюминиевой промышленности.

Известен способ получения фторалюминатов путем взаимодействия плавико5 вой кислоты с соединениями натрия и/или алюминия с последующей фильтрацией и сушкой продукта. Получение плавиковой кислоты включает сернокислотное разложение плавикового шпата, 1О абсорбцию HF-газа с получением загрязненной примесями Н ЬО и H2Si F6 плавиковой кислоты, а ее очистку от H

Очистку грязной плавиковой кислоты содой производят до содержания H

Последнее обусловлено повышенным со" держанием иона натрия в плавиковой кислоте, появление которого связано с повышенным расходом углекислого натрия, необходимого для обеспечения глубокой очистки от фтористых соеди нений кремния. Повышенное содержание иона натрия приводит к избыточному количеству центров кристаллизации при гидрохимическом получении фторалюминатов, а отсюда к резкому снижению скоростей отстаивания и фильтрации фторалюминатных пульп Plj.

Недостатком этого способа является низкая скорость отстаивания пульпы

0,1-0,2 м/ч.

882929 ф

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения фторалюминатов натрия путем взаимодействия плавиковой кислоты с сое5 динениями натрия и гидроокисью алюминия или алюминатом натрия при 90-100 С . в течение 1-2 ч с последующей фильтрацией и сушкой продукта при 650-720 С.

Плавиковую кислоту с содержанием

HF 373 и H Si F 7,843 предварительно подвергают очистке соединениями натрия NaC 1, NaOH, Na>CO и Na

100- 300/ от стехиометрически необходимого. Наилучшие результаты по скорости фильтрации продукта. получают при соотношении F : SiО, равном

252: 1,505: 1 и 390: 1. Очистку от соединений кремния проводят при комнатной температуре в течение 24 ч, после чего пульпу фильтруют и центрифугируют. Фильтрат направляют на получение криолита и хиолита. Осадок представляет собой кремнефторид натрия, кото- д рый используют для дальнейшей переработки на фторсоли или в качестве готового продукта, Очищенная кислота содержит 26

30/ HF и около 2,04 иона натрия. После взаимодействия очищенной плавиковой кислоты с соединениями натрия, гидроокисью алюминия или алюминатом натрия получают криолит или хиолит.

Выход криолита составляет 82-9Я, Криолит содержит, 4: Si0 0,07-0,1;

Ге ОЬО 02 и влаги менее 0,07-0,08

Скорость фильтрации составляет

0,54 r/ñì мин, скорость отстаивания0,14 м/ч f2).

Недостатком известного способа являются низкие скорости отстаивания и фильтрации продукта.

Цель изобретения - повышение скорости отстаивания до 0,19 м/ч и скорости фильтрации продукта до 0,94 г/см . 45 мин при получении криолита и до

1,41 г/си мин при получении фтористого алюминия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фторалюминатов, заключающемуся во взаимодействии плавиковой кислоты с соединениями натрия и/или алюминия с последующим отстаиванием, фильтрацией и сушкой продукта, перед взаимодействием плавиковую кислоту обрабатывают . раствором или пульпой фтористого алюминия до содержания в ней иона натрия 0,1-0,3i и полученный осадок отделяют.

Кроме того, обработку плавиковой кислоты раствором или пульпой фтористого алюминия ведут при 50-60 С в течение 15-20 мин.

Способ осуществляется следующим образом.

Плавиковую кислоту, полученную сернокислотным разложением плавикового шпата и загрязненную соединениями кремния, подвергают очистке от этих соединений до соотношения F : SiÎ =

200-500:1 1,2-l,5 - кратным количеством углекислого, фтористого натрия или других его соединений против стехиометрически необходимого для образования кремнефторида натрия. Очистку проводят по принятой на отечественных криолитовых заводах аппаратурно-технологической схеме, лишь с изменением расхода соответствующих соединений натрия.

После операции очистки от фтористых соединений кремния пульпу плавиковой кислоты направляют на отстаивание в аппаратах известного типа, например в циклонах или сгустителях. Сгущенный продукт, представляющий собой в основной массе кремнефтористый натрий, направляют для переработки на фтористый натрий, который может быть использован в качестве товарного продукта, а также как полуфабрикат для получения криолита и/или очистки плавиковой кислоты по предлагаемому способу.

Осветленную плавиковую кислоту направляют на очистку от избыточного содержания в ней иона натрия, возрастающего с 0,25 до 0,304 по обычной схеме очистки до 0,6-0,83 по предлагаемому способу. Очистку проводят раствором или пульпой фтористого алюминия или адекватным количеством гидрата окиси алюминия из расчета получения малорастворимых фторалюминатов натрия (криолита или хиолита), предпочтительно хиолита.

Очистку проводят в реакторах обычного типа при 50-60 С в течение 20 мин при скорости перемешивания до

100 об/мин до остаточного содержания иона натрия 0,1-0,33. Очищенную кислоту направляют на сгущение.

Сгущенный продукт, представляющий собой смесь хиолита, криолита и фтористого алюминия, смешивают с пульпой фторалюминатов натрия, полученной в основном производстве технического

Таблица 1

Передел варки криолита

Передел очистки от иона

Ма

Состав кислоты после очистки от На51Г6 состав очищенной кислоти, 4 состав криолита, скорост филь раци г/см мин скоколичест во

A1F3 на еди ни ц у иона, Na, вес.ч °

1 6

Na рость отстамоSi02

А1

Na ивания м/ч дул ь крис лита

У 6

28,05 0,70 0,29 3,62 27,21 0,65 0,081 0,18 0,89 1,75 24,65 16,38 54,12 0,66

28,31 0,29 0,46 3,59 27,53 0,30 0,091 0,18 0,93 2,08 28,57 16,15 52,9 0 37

28,70 0,174 0,77 3,67 27,31 0,06 0,105 0,19 0,93 2,05 26,96 15>47 53,0 0,27

28,41 0,12 0,72 2,03 27,10 0,09 0,26 0,19 0,94 2,23 30,0 15,52 53,65 0,27

28,15 0,105 0,75 - 28,15 0,105 0,75 0,14 0,54 2,0 27,8 16,32 52,65 0,25

5 8829 криолита с использованием осветленной и очищенной кислоты. Последнюю используют также для получения фтористого алюминия по известной технологии.

Пример 1. Берут 200 см очищенной кислоты следующего состава, HF 29,45; Н ЯiFg 5,29 и Н0.50 0,9.

Обрабатывают кислоту при 50-60 С и скорости перемешивания 70- 110 об/мин в течение 35-20 мин 100- 125- 1504-ными 10 количествами соды против стехиометрически необходимого по реакции

H

Полученную пульпу подвергают сгу- 15 щению при 40-50оС. Сгущенную пульпу кремнефтористого натрия нейтрализуют содой с целью получения фтористого натрия. 150 смо осветленной и очищенной от H>SiF6 плавиковой кислоты обра-20 батывают пульпой фтористого алюминия при 55 С, скорости перемешивания 70100 об/мин и продолжительности очистки 20 мин. Количество фтористого алюминия на единицу иона натрия подают равным 3,62 (из расчета образования хиолита при очистке) и 2,0 — для образования криолита.

Из табл. 1 видно, что снижение содержания иона натрия в плавиковой кислоте ниже 0,1"6 нецелесообразно, поскольку скорость отстаивания и скорость фильтрации осадка криолита остается практически на одном уровне, 29 6

Пульпу после очистки плавиковой кислоты от иона натрия направляют на сгущение, скорость отстаивания пульпы составгяет 2,5-3 м/ч. При этом получают сгущенную пульпу фторалюминатов натрия (хиолит, криолит), которую направляют на получение криолита. Очищенную и осветленную плавиковую кис" лоту используют для получения технического криолита.

Берут 100 см очищенной до различной степени от Н SiF< и иона Na пла+ виковой кислоты, нагревают до 90-95 С о и загружают в нее гидрат окиси алюминия. Затем в полученный раствор заливают содовый раствор с концентрацией .

250 г/л Ма СО в количестве, необходимом для йолучения остаточной кис лотности, равной 2-3 г/л. При этом в раствор заливают сгущенную пульпу после очистки от иона натрия и сгущения в количестве 10-15 см>.

После кристаллизации в течение

15-20 мин пульпу отстаивают и фильт- . руют. Технический криолит анализируют на содержание F, Na, А1 и SiO .

Результаты опытов по получению криолита приведены в табл. 1. а повышение содержания иона натрия в плавиковой кислоте больше 0,36 при" водит к снижению скорости отстаивания и скорости фильтрации осадка кри" олита, Опыт 5 показывает, что без об" работки плавиковой кислоты раствором

l 882->2 или пульпой, фтористого алюминия получают низкие показатели по скорости отстаивания 10,14 м/ч и скорости фильтрации (0,54 г/см мин).

Пример 2. Берут по 200 см очищенной от H SiF плавиковой кислоты с содержанием иона натрия 0,130,74 и проводят ее обработку раствоТаблица 2

Передел очистки от иона натрия

Na+

Передел получения фтористого алюминия

H 0S i F6 Na

HF состав очисщенной кис лоты, 3 количество

Al Г на единицу иона

Na, вес.ч. скорость фильтрации,г/см мин

H S i F> Na

27,42 0,12

1,41

26,77 0,094 0,11

26,71 0,097 0,29

26,78 0,102 0,70

3,62

0,75

1,24

2,03

0,47

Из табл. 2 следует, что без обработки плавиковой кислоты раствором или пульпой фтористого алюминия скорость фильтрации осадка фтористого алюминия низкая и составляет 0,47 г/см мин. Снижение содержания иона натрия 35 в плавиковой кислоте ниже 0,13 нецелесообразно, поскольку скорость фильтрации осадка фтористого алюминия остается практически на одном уровне, а повышение содержания иона натрия в плавиковой кислоте больше 0,33 приводит к снижению скорости фильтрации осадка фтористого алюминия.

Оптимальными параметрами процесса являются температура 50-60в С и время обработки 15-20 мин плавиковой кислоты раствором или пульпой фтористого алюминия. При температуре ниже 50 С полнота взаимодействия AlFg с ионом нат" рия достигает 694 за 30 мин, в то вре- Зв мя как при 50 С полнота взаимодействия AlF g с ионом натрия 71,94 достига" ется за 15 мин, т.е. продолжительность процесса повышается в 2 раза. При температуре выше 60 С резко возрастают зф потери фтора (до 4,2 ), в то время, как при 50-60 С они составляют 2,12,93.

Состав кислоты после очистки от H1S i Fb

27,58 0,13 0,72

26,78 0,102 0,70 ром или пульпой Фтористого алюминия.

Ппавиковую кислоту с содержанием иона натрия 0,11 и 0,292 подают на варку фтористого алюминия. Варку фтористого алюминия проводят в свинцовом реакторе при 90-95 С до остаточной кислотности 5-7 г/л.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить скорость отстаивания осадка криолита с 0,14 м/ч до

0,19 м/ч и скорости фильтрации с

0,54 г/см мин до 0,94 г/см мин и до2. стичь скорости фильтрации осадка фтористого алюминия 1,41 г/см мин, а также снизить содержание фтора в сбросных маточных растворах с 7,81 г/л до 1,92-2,56 r/ë, т.е. в 3-4 раза.

Формула изобретения

1. Способ получения фторалюминатов путем взаимодействия плавиковой кислоты с соединениями натрия и/или алюминия при повышенной температуре с последующим отстаиванием, фильтрацией и сушкой продукта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения скорости отстаивания и фильтрации, перед взаимодействием плавиковую кислоту обрабатывают раствором или пульпой фтористого алюминия до содержания в ней иона натрия 0,1-0,3/ и полученный осадок отделяют.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку плавиковой кислоты раствором или пульпой а фтористого алюминия ведут при 50-60 С в течение 15-20 мин.

882929

10 миния и фтористого натрия. М., "Металлургия", 1964, с. 100-111, 116-119.

2. Патент- США М 2996355,кл.23-88, опублик. 1961 (прототип).

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе

l. Гузь С, Ю. и Барановская P. Г.

Производство криолита фтористого алюЗаказ 10101f25 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Ситнова

Редактор Н. Данкулич Техред С.Мигунова Корректор B. Бутяга