专利名称：氟硅酸钠铝酸钠法生产高分子比冰晶石的制作方法
技术领域：
本发明是一种生产高分子比冰晶石的新方法——氟硅酸钠铝酸钠法，冰晶石的化学名称为氟铝酸钠，其分子式为Na3SiF6。
冰晶石有天然冰晶石和人造冰晶石，它是炼铝的助熔剂，世界上炼铝工业主要使用人造冰晶石。人造冰晶石的传统工艺为纯碱氟铝酸法，反应式如下
所得冰晶石料浆经过滤，干燥得冰晶石成品，该产品的国家质量标准见表(GB4291-84)
该生产工艺的不足之处是所用原料氢氧化铝和纯碱目前国内十分紧缺，合成氟铝酸反应剧烈，操作不易控制，由于整个生产过程在酸性条件下进行，且温度较高，对设备腐蚀严重，并有酸性废渣产生，污染环境；原料价格贵，成本高。
针对上述问题，本发明提出了一种用氟硅酸钠、铝酸钠为原料生产冰晶石的新方法——氟硅酸钠铝酸钠法，该法的原料易得，氟硅酸钠来自磷肥工业的副产品，生产容易控制，三废污染较轻，生产出的高分子比冰晶石不仅成本低，而且冰晶石的质量较好，副产品白炭黑的工业利用价值高。本发明的方法以氟硅酸钠、工业氨水、铝酸钠溶液为原料合成冰晶石(氟铝酸钠)，其反应式如下(1)(2)其生产工艺方法如下先用合成冰晶石后过滤出的母液将氟硅酸钠配成8％悬浊液，常温常压下加入工业氨水与之反应，生成含氟溶液，此溶液经沉降分离除去硅胶，得氟化钠氟化铵混和溶液。在90-100℃温度条件下，将此含氟溶液与NaAlO2溶液反应生成冰晶石，得冰晶石料浆；然后将冰晶石料浆过滤、干燥制得冰晶石成品。
原料氟硅酸钠中，Na2SiF6含量大于98.5％。工业氨水中氨含量大于17％。铝酸钠溶液中的Na2O/Al2O3克当量比小于0.9。
在用氨水分解氟硅酸钠时，温度为常温，氨水加入量以氟硅酸钠的加入量计，使氨水过量10-20％。采用氨水过量，使氟硅酸钠反应完全，有利于副产品白炭黑纯度的提高，同时氟硅酸钠价格要比氨水高，氨水过量可降低成本。
冰晶了合成反应在温度为90-100℃条件下进行，其原料为含氟溶液和铝酸钠溶液，其投料比为6F∶Al=1.0-1.1(分子比)，含氟溶液和铝酸钠溶液同时加入反应釜中，边加边反应，得冰晶石料浆，合成反应以间断式进行，也可以连续式进行。料浆可采用真空过滤，也可采用压滤或离心过滤等各种过滤方式，然后将滤饼在150-300℃温度下干燥，干燥可采用气流干燥，也可采用回转窑的直接加热或间接加热干燥，得高分子比冰晶石成品。
其质量指标如下；
图1为氟硅酸钠铝酸钠法生产高分子比冰晶石工艺流程图。
氟硅酸钠铝酸钠法生产高分子比冰晶石，其特点在于用氟硅酸钠和铝酸钠替代了紧缺原料氢氧化铝、纯碱和萤石，生产成本降低，副产品白炭黑又具有很高的经济价值，反应生成的冰母液主要成分为氨水，可循环利用，因而经济效益显著。本法工艺简单，反应平稳，整个生产工艺过程可在常温常压或不太高的温度条件下进行，有利于劳动条件的改善和设备的防腐。本工艺还有一个突出的优点就是，它解决了磷肥工业副产品利用的难题，同时保护了国家宝贵的萤石资源。本工艺过程在弱碱性条件下进行，工艺过程中产生的母液(主要成分氨水)可循环利用，既降低了生产成本，又保护了环境。本法生产出的高分子比冰晶石用作助熔剂，有利于炼铝工艺改进，使原铝成本降低，并可改善劳动条件和环境条件，是铝冶中求之不得的。冰晶石在农业上可用作杀虫剂、硅酸盐工业中用于制造玻璃和搪瓷的乳白剂等。
实施例(1)氨解将氟硅酸钠用循环冰母配成8％的悬浊液，在不断搅拌下加入工业氨水，加样时间60min，继续搅拌20min，沉降20min后过滤，将硅胶滤饼用热水(＞80℃)洗涤3次。然后将硅胶滤饼送入漂洗池漂洗3次，即可烘干、粉碎制得白炭黑。(2)冰晶石合成在90-100℃不断搅拌下，将氟溶液与铝酸钠溶液由高位槽按配料比同时加入反应釜中，边加边反应，加料时间不少于60min。加料完毕后，继续搅拌20min，反应结束，得冰晶石料浆，合成以间断方式进行。(3)冰晶石料浆用真空过滤，不需洗涤，滤液可用作配制氟硅酸钠悬浊液的稀释液循环利用。(4)滤液在150℃-300℃温度下。用热风干燥至含水量在1％以下，即得高分子比冰晶石成品。
权利要求
1.一种生产高分子比冰晶石的新方法——氟硅酸钠铝酸钠法，冰晶石的化学名称氟铝酸钠，分子式为Na3AlF6，其特征在于(1)原料为氟硅酸钠、工业氨水、铝酸钠；(2)先将氟硅酸钠配成悬浊液，加入工业氨水进行反应，制得氟化钠、氟化铵混和溶液，沉降分离，液相为含氟溶液，固相为二氧化硅，经洗涤、干燥、粉碎即为优质白炭黑。(3)在90-100℃条件下，氟溶液与铝酸钠溶液反应生成冰晶石，得冰晶石料浆；(4)然后将冰晶石料浆过滤、干燥得高分子比冰晶石成品。
2.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于氟硅酸钠中，含Na2SiF6≥98.5％。
3.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于工业氨水中，含NH3≥17％(质量百分比)
4.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于用氨水分解氟硅酸钠、氨水用量应为化学计量值的1.1-1.2倍。
5.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于原料铝酸钠溶液中Na2O/Si2O3的克当量比小于0.9。
6.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于冰晶石合成反应中，反应体系的温度90-100℃。6F∶AL的物质的量之比为1.0-1.1。反应体系的PH值宜控制在8-12，可采用间接或连续合成。
7.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于冰晶石料浆的过滤可采用真空过滤或压滤、离心过滤等各种过滤方式。
8.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于干燥温度为150-300℃，可采用气流干燥或回转窑直接加热干燥等各种干燥方式。
9.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于冰晶石料浆过滤的滤液可作配制氟硅酸钠悬浊液循环使用。
10.根据权利要求1所述的氟硅酸钠铝酸钠法，其特征在于合成冰晶石反应中产生的氨气可作分解氟硅酸钠循环利用。
全文摘要
本发明是一项生产高分子比冰晶石的新方法——氟硅酸钠铝酸钠法。它以氟硅酸钠、工业氨水、铝酸钠为原料,在常温常压下,用工业氨水将氟硅酸钠分解制得含氟溶液;此含氟溶液和铝酸钠溶液在常压90—100℃条件下反应生成冰晶石料浆;料浆经过滤、干燥即得高分子冰晶石成品。本法反应平稳、原料易得,其产品高分子比冰晶石有利于炼铝工艺改进,副产品为优质白炭黑。
文档编号C01F7/00GK1225897SQ9811820
公开日1999年8月18日 申请日期1998年8月29日 优先权日1998年8月29日
发明者李世江, 杨华春, 侯红军, 杨红亮, 李海生, 张富山, 杨晓英 申请人:李世江