Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам комплексной переработки побочного продукта производства плавиковой кислоты и фосфорных удобрений – смеси кремнефтористоводородной (КФВК) и плавиковой кислот с целью получения фторида алюминия, криолита, аморфного кремнезёма и жидкого стекла.
Известен способ получения фторида алюминия путем обработки алюминийсодержащего минерала фтористым соединением аммония в автоклаве при нагревании 175-260 °C с последующим отделением аммонийного криолита и термическим его разложением [1]. Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления процесса фторирования алюминийсодержащего минерала, а также энергоемкость технологии.
Известен способ получения фторида алюминия нейтрализацией плавиковой кислоты гидроксидом алюминия [2]:
3HF+ Al(ОН)3 = AlF3 + 3Н2O.
Процесс ведут в кислой среде при t=90-95 ºC в течение 1-1,5 ч, и фторид алюминия кристаллизуется в виде AlF3 • H2O. Полученную пульпу фильтруют на барабанном вакуумном фильтре, затем пасту AlF3 • H2O обезвоживают при 350-400 ºC. К недостаткам способа относится использование для получения фторида алюминия чистой плавиковой кислоты.
Известен также способ получения фторида алюминия [3] из водного раствора кремнефтористоводородной кислоты, получаемой из отходов при производстве фосфорных удобрений и содержащих 110-140 г/л H2SiF7. Раствор обрабатывают гидроксидом алюминия при 25-95 °C. После реакции гель кремнекислоты промывают водой, затем промытый фильтрат смешивают с основным фильтратом, а из полученного раствора кристаллизуют тригидрат фторида алюминия. Суспензию тригидрата фторида алюминия разделяют на фракции, осадок сушат и прокаливают до получения фторида алюминия. Недостатком способа является значительное загрязнение фторида алюминия примесью оксида кремния (0,25-0,40%), что крайне вредно для производства алюминия электролитическим методом. Важно отметить, что при получении фторида алюминия исключительно из кремнефтористоводородной кислоты обусловливает повышенное содержание оксида кремния. Кроме того, данный способ не обеспечивает конечный технический результат разработанного решения по получению товарной продукции, включающей четыре наименования.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является способ комплексной переработки кремнефтористоводородной кислоты (КФВК) [4]. Способ включает две взаимосвязанные стадии. На первой стадии осуществляют разложение КФВК гидроксидом алюминия при 80-900С в течение 20-30 мин с получением конечных продуктов – аморфного кремнегеля и фторида алюминия. Фторалюминиевую кислоту отделяют декантацией (осаждением) и перерабатывают гидроксидом или карбонатом натрия (или хлоридом натрия) с получением криолита. При использовании хлорида натрия помимо криолита происходит образование соляной кислоты 10-16% концентрации. Выпавший в осадок криолит фильтрованием отделяют от соляной кислоты, промывают и высушивают до постоянной массы.
Целью изобретения является разработка технологии комплексной переработки смеси КФВК и плавиковой кислоты гидроксидом алюминия с получением в пяти стадиях аморфного кремнезёма, жидкого стекла, фторида алюминия и криолита.
Принципиальная технологическая схема комплексной переработки смеси КФВК и плавиковой кислот представлена на чертеже (фиг.).
Способ включает пять стадий комплексной переработки смеси КФВК и плавиковой кислот. Согласно первой стадии, разложение гидроксида алюминия проводится при температуре 80-90ºС смесью КФВК (15%) и плавиковой кислот (8%), дозировкой 120% от стехиометрии в течении 10-20 мин., с дальнейшей фильтрацией и промывкой твердого осадка (реакции 1 и 2). Во второй стадии твердый осадок, содержащий до 40% влаги, высушивают при температуре 150-200°С с получением аморфного кремнезёма, выход которого составляет более 99%.
H2SiF6 + 2Al(OH)3 = 2AlF3 + SiO2↓ + 4H2O (1)
3HF +Al(OH)3 = AlF3 +3H2O (2)
Высушенный аморфный кремнезём имеет следующий химический состав (табл. 1).
.
