Способ получения фторалюминатов

(23) Приоритет(51)М. Кл,С 01 Г 7/54 Ьеудврстваеый комитет СССР во делам изобретений и открытийИркутский филиал Всесоюзного научно-иссле го и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Полевской криолитовый завод(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРАЛЮИИНАТОВ Изобретение относится к областипроизводства фторсолей для алюминиевойпромышленности,Известен способ получения фторалюминатов путем взаимодействия плавико 5вой кислоты с соединениями натрияи/или алюминия с последующей фильтрацией и сушкой продукта. Получение плавиковой кислоты включает сернокислотное разложение плавикового шпата,1 оабсорбцию НГ-газа с получением загрязненной примесями Н 50,1 и Н 251 Г 6 плавиковой кислоты, а ее очистку от Н 51 Гсодой, отделение путем сгущения пульпы кремнефтористого натрия от осветленной и очищенной плавиковой кислоты,которую направляют на передел варкифтористого алюминия и криолита. Сгущенную пульпу кремнефтористого натрияперерабатывают на фтористый натрий,который либо продают как готовый продукт, либо используют в производствефторсолей,Очистку грязной плавиковой кислоты содой производят до содержания Н 51 Г не более 14 во избежание получения некачественных по содержанию 510фторсолей и не менее 0,6/ для предотвращения образования так называемых "пухлых мешалок", которые приводят к резкому ухудшению скоростей отстаивания и фильтрации фторалюминатных пульп. Последнее обусловлено повышенным со" держанием иона натрия в плавиковой ки слот е, поя вление которого связано с повышенным расходом углекислого натрия, необходимого дпя обеспечения глубокой очистки от фтористых соединений 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 Г 1Недостатком этого способа является низкая скорость отстаивания пульпы 0,1-0,2 м/ч.8829294 Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является способ получения фторалюминатов натрия путем взаимодействия плавиковой кислоты с сое 5динениями натрия и гидроокисью алюминия или алюминатом натрия при 90- 100 С. в течение 1-2 ч с последующей фильтрацией и сушкой продукта при 650-720Плавиковую кислоту с содержаниемНГ 37 ь и Н 251 Г 7,8 М предварительноподвергают очистке соединениями натрия МаС 1, йаОН, НаСОи На 504.Соединения натрия берут в количестве100- 300/ от стехиометрически необходимого. Наилучшие результаты по скорости Фильтрации продукта. получаютпри соотношении Г ; 510, равном252: 1,505: 1 и 390: 1. Очистку от соеди,нений кремния проводят при комнатнойтемпературе в течение 24 ч, послечего пульпу фильтруют и центрифугируют. Фильтрат направляют на получениекриолита и хиолита. Осадок представляет собой кремнефторид натрия, кото- дрый используют для дальнейшей переработки на фторсоли или в качестве готового продукта.Очищенная кислота содержит 2630/ НГ и около 2,03 иона натрия. После взаимодействия очищенной плавиковой кислоты с соединениями натрия,гидроокисью алюминия или алюминатомнатрия получают криолит или хиолит,Выход криолита составляет 82-953.Криолит содержит, 4: 5100,07-0,1;Ге 00,02 и влаги менее 0,07-0,08.Скорост ь фильтрации составляет0,54 г/см мин, скорость отстаивания 0,14 м/ч ЯНедостатком известного способаявляются низкие скорости отстаиванияи Фильтрации продукта,Цель изобретения - повышение скорости отстаивания до 0,19 м/ч и скорости фильтрации продукта до 094 г/см. 45мин при получении криолита и до1,41 г/симин 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 исушкой продукта, перед взаимодействи- ффем плавиковую кислоту обрабатывают. раствором или пульпой Фтористого алюминия до содержания в ней иона натрия 0,1-0,3 Ф и полученный осадок отделяют,Кроме того, обработку плавиковойкислоты раствором или пульпой фтористого алюминия ведут при 50-60 С втечение 15-20 мин.Способ осуществляется следующимобразом.Плавиковую кислоту, полученнуюсернокислотным разложением плавикового шпата и загрязненную соединениямикремния, подвергают очистке от этихсоединений до соотношения Г : 510 =200-500: 1 1,2- 1,5 - кратным количеством углекислого, фтористого натрияили других его соединений против стехиометрически необходимого для образования кремнефторида натрия. Очисткупроводят по принятой на отечественныхкриолитовых заводах аппаратурно-технологической схеме, лишь с изменениемрасхода соответствующих соединенийнатрия.После операции очистки от фтористыхсоединений кремния пульпу плавиковойкислоты направляют на отстаивание ваппаратах известного типа, напримерв циклонах или сгустителях, Сгущенныйпродукт, 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 плавиковойкислоты по предлагаемому способу.Осветленную плавиковую кислоту направляют на очистку от избыточногосодержания в ней иона натрия, возрастающего с 0,25 до 0,304 по обычнойсхеме очистки до 0,6-0,8 по предлагаемому способу, Очистку проводятраствором или пульпой Фтористого алюминия или адекватным количеством гидрата окиси алюминия из расчета получения малорастворимых фторалюминатовнатрия (криолита или хиолита), предпочтительно хиолита.Очистку проводят в реакторах обычного типа при 50-60 С в течение 20 минпри скорости перемешивания до100 об/мин до остаточного содержанияиона натрия 0,1-0,3, Очищенную кислоту направляют на сгущение.Сгущенный продукт, представляющийсобой смесь хиолита, криолита и фтористого алюминия, смешивают с пульпойФторалюминатов натрия, полученной восновном производстве технического.Состав кислотыпосле очисткиот НЙ 5 Гь Передел очистки от ионаМа состав очищенной кислоты, 4 состав криолита, ь скоскоколичествоА 1 Гна единицуиона,Ма рост филь ростьотстааци /см ивдниям/ч дуль крис лита ес. ч5 0,08,65 0,2 ,65 0,2 09 0,2 105 0,7 28,41 75 - 2815 0 15 01 27,8 ие содержания ио й кислоте больше нижению скорости орости фильтрации ыт 5 показывает, лавиковой кислот жениеви ковойразно,ия и сколита осуровне,а повышепла ви кововодит к натрия в 3 ь при- тстаивасадка кри то без об" ния и ск олита, О работки створом 5 8829 криолита с использованием осветленной и очищенной кислоты. Последнюю используют также для получения фтористого алюминия по известной технологии,П р и м е р 1. Берут 200 см очищенной кислоты следующего состава НГ 29,45; Н 1 Г 5,29 и Н 050 0,9,Обрабатывают кислоту при 50-60 С и скорости перемешивания 70- 110 об/мин в течение 15-20 мин 100- 125- 1504-ными 1 о количествами соды против стехиометрически необходимого по реакции Н 51 Г + Ма СО 9 Ма 51 Г + НО + СО.Полученную пульпу подвергают сгу Б щению при 40-50 оС. Сгущенную пульпу кремнефтористого натрия нейтрализуют содой с целью получения фтористого натрия. 150 см осветленной и очищенной от Н 51 Г 6 плавиковой кислоты обрабатывают пульпой фтористого алюминия при 55 ОС, скорости перемешивания 70- 100 об/мин и продолжительности очистки 20 мин, Количество фтористого алюминия на единицу иона натрия подают 2 равным 3,62 (из расчета образования хиолита при очистке) и 2,0 - для образования криолита,Из табл. 1 видно, что сн содержания иона натрия в пл кислоте ниже 014 нецелесоо поскольку скорость отстаива рость фильтрации осадка кри тается практически на одном 29 6Пульпу 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 9 очищенной до различной степени от Н 31 Г 6 и иона Ма пла+ виковой кислоты, нагревают до 90-95 Со и загружают в нее гидрат окиси алюминия, Затем в полученный раствор заливают содовый раствор с концентрацией 250 г/л МаСО 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 Г, Ма, А 1 и 510.Результаты опытов по получению криолита приведены в табл. 1,l 8822 или пульпой, фтористого алюминия получают низкие показатели по скорости отстаивания 10,14 м/ч и скорости фильтрации (0,54 г/см мин). 5П р и м е р 2. Берут по 200 см очищенной от НБ 1 Г плавиковой кислоты с содержанием иона натрия 0,1- 074 и проводят ее обработку раствоТаблица 2 Передел очистки от иона натрия Ма+ Передел получения фтористого алюминия Н 051 Г 6 Ма НГ состав очисщенной кис лоты, 3 количествоА 1 Г на единицу ионаМа, вес.ч. скорость фильтрации,г/см мин НГ НЯ 1 Г Иа 27,42 0,12 1,41 26,77 0,094 0,11 26,71 0,097 0,29 26)78 0,102 070 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 50-60 в С и время фф обработки 15-20 мин плавиковой кислоты раствором или пульпой фтористого алюминия. При температуре ниже 50 С полнота взаимодействия А 1 Г с ионом нат" рия достигает 694 за 30 мин, в то вре- Я мя как при 50 С полнота взаимодействия А 1 Гс ионом натрия 71,94 достига" ется за 15 мин, т.е. продолжительность процесса повышается в 2 раза. При температуре выше 60 С резко возрастают з потери фтора до 4,2/), в то время, как при 50-60 С они составляют 2,1- 2 9Состав кислоты после очистки от НБ 1 Г 27,58 0,13 0,72 26,78 0,102 0,70 ром или пульпой Фтористого алюминия. Плавиковую 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 кислот- ности 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/сммин и достичь 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 г/л, т.е. в 3-4 раза.Формула изобретения1, 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 ющ и й с я 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 0,1-0,33 и полученный осадок отделяют.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обработку плавиковой кислоты раствором или пульпойа фтористого алюминия ведут при 50-60 С в течение 15-20 мин.88292910миния и фтористого натрия, М., "Металлургия", 1964, с. 100-111, 116-119.2. Патент США М 2996355,кл.23-88,опублик. 1961 (прототип). Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Гузь С, Ю. и Барановская Р, Г,Производство криолита фтористого алю Заказ 10 101725 Тираж 508 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, М, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. СитноваРедактор Н, Данкулич Техред С.Мигунова Корректор В. Бутяга