專利名稱：一種冰晶石的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種冰晶石的制備方法，尤其涉及使用以氫氟酸、氫氧化鋁和燒堿為 原料制備冰晶石的方法。
背景技術：
現有冰晶石(Na3AlF6)的生產是以氫氟酸、氫氧化鋁、純堿為原料，按下述反應制取 冰晶石
6HF+A1 (0H) 3 — H3A1F6+3H20 2H3AlF6+3Na2C03 — 2Na3AlF6+3C02+3H20
上述冰晶石的生產工藝為傳統的冰晶石生產工藝，它主要使用純堿為原料，生產過程 中要排放大量氣體，反應十分劇烈，物料易從反應槽中冒出，而生產過程中的物料始終處于 高溫和強腐蝕性狀態，物料冒出容易傷害操作人員，而且對環境的污染較嚴重；
另外，US:3656894和CN1225897A中披露了一種冰晶石的生產工藝，該工藝利用磷肥工 業的副產品氟硅酸鈉為原料，經分解得到含氟溶液，再與鋁酸鈉反應制得冰晶石 Na2SiF6+NH40H — 2NaF+4NH4F+Si02+2H20 2NaF+NH4F+NaA102 — Na3AlF6+NH3+H20
此種工藝雖然免避了因生產過程中使用純堿而大量排放C02的缺點，但它使用的主要 原料氟硅酸鈉來源單一，價格波動很大，當氟硅酸鈉價格過高時，無疑會增加大量的成本投 入，不利于冰晶石的生產，對經濟效益的影響較大。

發明內容
針對上述情況，本發明的目的是提供一種冰晶石的制備方法，它既有充足的原料 供應又操作安全，無環境污染，而且工藝簡單、可靠，取材方便、成本低廉，便于普及推廣。為實現上述目的，一種冰晶石的制備方法，它使用氫氟酸，氫氧化鋁和燒堿為原 料，先用氫氟酸與氫氧化鋁反應得氟鋁酸溶液，再用氟鋁酸溶液與燒堿溶液反應得冰晶石 料漿，再經過濾，干燥，制得冰晶石產品，其操作步驟如下
I、氟化氫與水配成質量分數為15% 45%的氫氟酸溶液，備用；
II、燒堿(NaOH)與水配成質量分數為20% 40%的燒堿溶液，備用；
III、于反應器中加入步驟I的氫氟酸溶液，加熱至50 80°C，在攪拌下緩慢加入氫氧 化鋁，加料完畢繼續攪拌8 12分鐘，得到氟鋁酸溶液；
IV、用步驟II的燒堿溶液與步驟III的氟鋁酸溶液，在50 100°C條件下，攪拌反應，得 到冰晶石料漿；
V、步驟IV的冰晶石料漿經過濾、干燥后，制得冰晶石產品。為實現上述目的，其進一步的措施是
步驟IV的冰晶石料漿是按摩爾比Al:F:Na=l:4. 5 6 :1. 5 3進行配料。本發明采用以氫氟酸、氫氧化鋁和燒堿為原料，先用氫氟酸與氫氧化鋁反應得氟鋁酸溶液，再用氟鋁酸溶液與燒堿溶液反應得冰晶石料漿，再經過濾，干燥，制得冰晶石產 品的技術方案，它克服了傳統冰晶石生產工藝因使用純堿為原料，須有大量反應氣體排放， 嚴重污染環境，且操作人員容易受傷害以及主要原料氟硅酸鈉來源單一，生產成本不穩定， 不便推廣應用的缺陷。本發明相比現有技術所產生的有益效果
I、本發明生產工藝極其簡單、可靠，操作容易，易于實現工業化生產；
II、本發明生產反應槽中無大量氣體放出，使操作更為平穩、安全，消除了劇烈反應對 操作人員帶來的安全隱患，保障了操作人員的身心健康和優良的勞動環境；
III、本發明生產反應過程中無氣體產生，消除了采用純堿作原料造成對環境的污染，而 且操作環境好，生產過程無廢水、廢渣、廢氣排放，對環境的保護極為有益；
IV、本發明充分利用了物源豐富的燒堿溶液、氫氧化鋁、氫氟酸為原料的生產工藝，它 取材方便、成本低廉，經濟效益與社會效益兼收，市場潛力大，便于普及推廣。本發明適合無機氟化物的制備，特別適合使用氫氟鋁、氫氧化鋁和燒堿為原料制 備冰晶石。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。


圖1為本發明的冰晶石產品制備流程圖。圖2為本發明的冰晶石產品的國家標準《冰晶石》(GB/T4291-2007)化學成分和 物理性能指標表。
具體實施例方式本發明的一種冰晶石的制備方法，它以燒堿溶液、氫氧化鋁和氫氟酸為原料，在常 溫加熱下，將氫氧化鋁加入氫氟酸溶液中，加入過程中不斷攪拌，待氫氧化鋁溶解后得到氟 鋁酸溶液，再將燒堿溶液與氟鋁酸溶液加入合成反應槽中，同時對反應器中的反應物進行 加熱、攪拌、加料，反應結束，得到冰晶石料漿，再經過濾、干燥得到冰晶石產品，其操作步驟 如下
I、氟化氫與水配成質量分數為15% 45%的氫氟酸溶液，備用；
II、燒堿(NaOH)與水配成質量分數為20% 40%的燒堿(氫氧化鈉)溶液，備用；
III、于反應器中加入步驟I的氫氟酸溶液，加熱至50 80°C，在攪拌下緩慢加入氫氧 化鋁，加料完畢繼續攪拌8 12分鐘，得到氟鋁酸溶液；
IV、按摩爾比Al:F:Na=l:4.5 6 :1. 5 3用步驟II的燒堿溶液與步驟III的氟鋁酸溶 液配料，在50 100°C攪拌反應，得冰晶石料漿；
V、步驟IV的冰晶石料漿經過濾、干燥后，制得冰晶石產品。下面為具體實施例。實施例1
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為30%的氫氟酸660L，升溫至80°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4的氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌10分鐘，待溶液變清后，得氟鋁酸 溶液，備用；
⑵在溫度90°C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為40%的燒堿溶液，按摩爾比 Al:F:Na=l. 0 6. 0 :2. 5進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為180°C，當產品含水率< 0. 2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到98. 9%。實施例2
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為15%的氫氟酸1320L，升溫至 50°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌8分鐘，待溶液變清后，得氟鋁 酸溶液，備用；
⑵在溫度60°C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為20%的燒堿溶液，按摩爾比 Al:F:Na=l. 0 6. 0 :3. 0進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為220°C，當產品含水率< 0. 2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到98. 5%。實施例3
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為30%的氫氟酸660L，升溫至 60°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 24m3，攪拌12分鐘，待溶液變清后，得氟 鋁酸溶液，備用；
⑵在溫度70°C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為30%的燒堿溶液，按摩爾比 Al:F:Na=l. 0 5. 0 1. 5進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為200°C，當產品含水率< 0. 2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到99. 0%。實施例4
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為15%的氫氟酸915L，升溫至 70°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌8分鐘，待溶液變清后，得氟鋁 酸溶液，備用；
⑵在溫度95 °C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為20%的燒堿溶液，按摩爾比Al:F:Na=l. 0 4. 5 :2. 5進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為180°C，當產品含水率<0.2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到98. 2%。實施例5
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為45%的氫氟酸490L，升溫至 60°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌11分鐘，待溶液變清后，得氟鋁 酸溶液，備用；
⑵在溫度100°C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為35%的燒堿溶液，按摩爾比 Al:F:Na=l. 0 6. 0 1. 5進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為200°C，當產品含水率< 0. 2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到99. 0%。實施例6
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為30%的氫氟酸660L，升溫至 75°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌10分鐘，待溶液變清后，得氟鋁 酸溶液，備用；
⑵在溫度50°C下，將上述氟鋁酸溶液與質量分數為40%的燒堿溶液，按摩爾比 Al:F:Na=l. 0 :4. 5 :2. 5進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪 拌15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干 燥溫度為220°C，當產品含水率<0.2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》 (GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到99. 0%。實施例7
一種冰晶石的制備方法，使用純堿、氫氧化鋁和氫氟酸原料制備冰晶石的具體步驟
為
⑴在帶攪拌襯鉛工業塑料槽中，加入已配好的質量分數為40%氫氟酸495L，升溫至 65°C，在攪拌下緩慢加入比重1. 4氫氧化鋁料漿0. 2m3，攪拌9分鐘，待溶液變清后，得氟鋁 酸溶液，備用；
⑵在溫度100°C下，將上述氟鋁酸溶液與含量質量分數為30%的燒堿溶液，按摩爾比 A1 :F:Na=l. 0 :6. 0 :3進行連續加料，邊加料邊攪拌，加料時間30分鐘，加料完成后斷續攪拌 15分鐘，反應結束，得冰晶石料漿；
⑶將步驟⑵所得冰晶石料漿用離心機進行分離，分離后的濾餅用回轉窯進行干燥，干
6燥溫度為180°C，當產品含水率<0.2%時，停止干燥，干燥后得到符合國家標準《冰晶石》(GB/T4291-2007)要求的冰晶石，產品回收率達到98. 7%。
權利要求
一種冰晶石的制備方法，其特征在于它使用氫氟酸，氫氧化鋁和燒堿為原料，先用氫氟酸與氫氧化鋁反應得氟鋁酸溶液，再用氟鋁酸溶液與燒堿溶液反應得冰晶石料漿，再經過濾，干燥，制得冰晶石產品，其操作步驟如下Ⅰ、氟化氫與水配成質量分數為15%～45%的氫氟酸溶液，備用；Ⅱ、燒堿(NaOH)與水配成質量分數為20%～40%的燒堿溶液，備用；Ⅲ、于反應器中加入步驟Ⅰ的氫氟酸溶液，加熱至50～80℃，在攪拌下緩慢加入氫氧化鋁，加料完畢繼續攪拌8～12分鐘，得到氟鋁酸溶液；Ⅳ、用步驟Ⅱ的燒堿溶液與步驟Ⅲ的氟鋁酸溶液，在50～100℃條件下，攪拌反應，得到冰晶石料漿；Ⅴ、步驟Ⅳ的冰晶石料漿經過濾、干燥后，制得冰晶石產品。
2.根據權利1所述的一種冰晶石的制備方法，其特征在于所述步驟IV的冰晶石料漿是 按摩爾比A1 F Na=l 4. 5 6 1. 5 3進行配料。
全文摘要
一種冰晶石的制備方法，它使用氫氟酸，氫氧化鋁和燒堿為原料，先用氫氟酸與氫氧化鋁反應得氟鋁酸溶液，再用氟鋁酸溶液與燒堿溶液反應得冰晶石料漿，再經過濾，干燥，制得冰晶石產品；它采用燒堿溶液、氫氧化鋁和氫氟酸為原料，在控溫和攪拌下將氫氧化鋁加入氫氟酸中得氟鋁酸溶液，再于攪拌下將燒堿溶液與氟鋁酸溶液加入反應器中，反應后得冰晶石料漿，經過濾、干燥得冰晶石產品的方案；它克服了傳統冰晶石生產工藝因使用純堿為原料，須有大量反應氣體排放，嚴重污染環境，且操作人員容易受傷害以及主要原料氟硅酸鈉來源單一，生產成本不穩定，不便推廣應用的缺陷；它適合無機氟化物的制備，特別適合使用氫氟鋁、氫氧化鋁和燒堿為原料制備冰晶石。
文檔編號C01F7/54GK101857257SQ20101019210
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月6日 優先權日2010年6月6日
發明者廖志輝, 彭頌生, 易學軍, 李志光, 李飛躍, 楊天蘭, 陳建武 申請人:湖南有色湘鄉氟化學有限公司