СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 2024 года по МПК C01F7/50 

Изобретение относится к химической технологии фтористых солей и может быть использовано для получения фторида алюминия.

Рост производства фосфорных минеральных удобрений приводит к увеличению образования отходов, в частности, кремнефтористоводородной кислоты (КФВК). Наиболее рациональным из применяемых в промышленности способах утилизации КФВК является обработка кислоты гидроксидом алюминия с получением фторида алюминия, что влечет за собой увеличение потребления гидроксида алюминия. В настоящее время в промышленности для данной цели используется гидроксид алюминия (гиббсит), полученный щелочной переработкой бокситов или нефелинового концентрата. Дополнительные объемы производства гидроксида алюминия потребуют увеличения расхода дефицитных бокситов, которые являются основным сырьем для производства глинозема, либо организации новых дорогостоящих производств по спеканию нефелинового концентрата с природным известняком. Альтернативой гидроксиду алюминия может служить аморфный гидратированный оксид алюминия, получаемый из алюмоаммониевых либо алюмокалиевых квасцов по патенту RU 2375306 C01F 7/02 (2006.01), C01G 23/04 (2006.01), C01G 25/02 (2006.01). Квасцы для данного процесса возможно получать из Кольского нефелинового концентрата сернокислотной переработкой [1], либо переработкой усовершенствованным способом Бюхнера по патенту №2574247, 2014 г.

Известны многочисленные способы получения фторида алюминия из кремнефтористоводородной кислоты: А.С. 186995 C01F 7/50, А.С. 394311 C01F 7/50, А.С. 402511 C01F 7/50, А.С. 433766 C01F 7/50, А.С. 579224 C01F 7/50, А.С. 710947 C01F 7/50, А.С. 1013407 C01F 7/50, А.С. 1199742 C01F 7/50, А.С. 1447753 C01F 7/50, А.С. 1523541 C01F 7/50, А.С. 1668302 C01F 7/50, А.С. 1696389 C01F 7/50, А.С. 1708761 C01F 7/50, А.С. 1724578 C01F 7/50, А.С. 1741622 С01В 33/12 C01F 7/50, №2175642 C01F 7/50, заявки на изобретения: RU 96117557 C01F 7/50, RU 99109359 C01F 7/50. По всем описанным способам в качестве алюмосодержащего сырья применятся гидроксид алюминия либо гидраргиллитовый боксит.

Известен «Способ получения трехфтористого алюминия» по А.С. 401043 C01F 7/50, 1973 г. по которому, с целью интенсификации процесса и получения кристаллического осадка кремниевой кислоты в хорошо фильтрующейся форме, раствор кремнефтористоводородной кислоты предварительно нагревают до 45-75°С, гидрат окиси алюминия вводят в раствор кислоты в течение не более 1 мин, процесс растворения ведут в течение 5-15 мин. в интервале температур от 97°С до температуры кипения реакционной смеси, с последующим отделением фильтрацией образующегося осадка кремниевой кислоты и выделением из полученного трехфтористого алюминия кристаллизацией.

Недостатком данного способа является использование в качестве сырья товарного гидроксида алюминия, получение которого является дорогим и сложным процессом.

Данный способ по А.С. 401043 взят за прототип, как наиболее близкий по условиям проведения процесса нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение количества нейтрализуемой кремнефтористоводородной кислоты - отхода производства экстракционной фосфорной кислоты.

Техническим результатом данного изобретения является замещение гидроксида алюминия при получении фторида алюминия на аморфный гидратированный оксид алюминия - продукт кислотной переработки нефелинового концентрата.

Технический результат достигается тем, что в способе получения фторида алюминия кремнефтористоводордная кислота с концентрацией 20-22% масс. нагревается до температуры 73-75°С, аморфный гидратированный оксид алюминия смешивается с водой, полученная суспензия аморфного гидратированного оксида алюминия нагревается до температуры 45-50°С, первая подача суспензии аморфного гидратированного оксида алюминия в количестве 80-90% от всей массы суспензии производится в течение 5-10 минут при перемешивании, далее в течение 5-7 минут производится перемешивание реакционной массы, вторая подача оставшейся суспензии подается порциями в течение 30-40 секунд с интервалом в 1 минуту, нейтрализация проводится до остаточного содержания КФВК 5 г/дм³, температура в реакторе поддерживается в пределах 95-98°С, по окончании нейтрализации реакционная масса фильтруется на вакуум-фильтре с целью отделения кремнегеля, осадок кремнегеля промывается горячей водой, фильтрат и промывная вода объединяются и направляются на кристаллизацию тригидрата фторида алюминия, кристаллизация проводится в течение 5-6 часов при температуре 95°С и интенсивном перемешивании для исключения оседания кристаллов на дно кристаллизатора, полученные кристаллы тригидрата фторида алюминия отделяют на вакуум-фильтре, сушат при температуре 150°С в течение 1-1,5 часов для удаления гигроскопической влаги и далее прокаливаются при температуре 500-550°С в течение 1,5 часов с получением фторида алюминия.

Пример 1.

Берут 484 г кремнефтористоводородной кислоты состава % масс: H₂SiF₆ - 22,0; Н₂О - 77,6; AlF₃ - 0,4 и нагревают до температуры 73-75°С, берут 122,2 г сухого аморфного гидратированного оксида алюминия состава % масс: Al₂O₃ - 59,951; Fe₂O₃ - 0,079; Na₂SO₄ - 0,052; K₂SO₄ - 0,095; SiO₂ - 0,006, полученного кислотной переработкой Кольского нефелинового концентрата из перекристаллизованных алюмоаммониевых квасцов и смешивают со 103,5 г очищенного промышленного стока, полученную суспензию нагревают до температуры 45-50°С, первую порцию суспензии аморфного гидратированного оксида алюминия массой 172,5 г вносят в КФВК в течение 6 минут при перемешивании, реакционную смесь перемешивают в течение 6 мин, оставшуюся суспензию массой 43,1 г подают порциями в течение 30 сек с интервалом 1 мин до достижения остаточного содержания КФВК в реакционной смеси 5 г/дм³, температуру в реакторе поддерживают 95-97°С, по окончании нейтрализации 699,6 г реакционной смеси фильтруют, осадок кремнегеля промывают очищенным промышленным стоком массой 103,5 г, отделяют осадок кремнегеля массой 163,45 г с влажностью 65,1% масс, фильтрат и промывные воды объединяют и получают 639,8 г пересыщенного раствора фторида алюминия, кристаллизацию AlF₃×3Н₂О проводят при температуре 95°С и интенсивном перемешивании в течение 6 ч, по окончании кристаллизации суспензию тригидрата фторида алюминия фильтруют с отделением 165,1 г AlF₃X3H2O, полученный осадок сушат от гигроскопической влаги при температуре 150°С в течение 1,5 ч, далее AlF₃×3H₂O прокаливают при температуре 525°С в течение 1,5 ч для удаления кристаллической влаги с получением AlF₃ массой 104,5 г химического состава % масс.: AlF₃ - 90,5; Al₂O₃ - 5,5; SiO₂ - 0,05; Fe₂O₃ - 0,007; P₂O₅ - 0,024. Рентгенофазовый анализ полученного AlF₃ показывает наличие единственной фазы α-AlF₃.

Список использованной литературы/источников:

1) Матвеев В.А. Сернокислотные способы комплексной переработки нефелинового сырья / В.А. Матвеев, Д.В. Майоров, Ю.О. Беляев, В.И. Захаров. Апатиты: КНЦ РАН, 2017 С. - 155 с.

Изобретение относится к химической технологии фтористых солей и может быть использовано для получения фторида алюминия. Способ получения фторида алюминия включает обработку 20-22 мас.% кремнефтористоводородной кислоты алюминийсодержащим соединением, отделение кремнегеля фильтрованием, промывку кремнегеля, кристаллизацию тригидрата фторида алюминия из объединенного раствора фильтрата и промывной воды, отделение тригидрата фторида алюминия фильтрованием, сушку и прокалку тригидрата фторида алюминия с получением фторида алюминия. В качестве алюминийсодержащего соединения используют аморфный гидратированный оксид алюминия – продукт кислотной переработки Кольского нефелинового концентрата. Обеспечивается увеличение количества нейтрализуемой кремнефтористоводородной кислоты - отхода производства экстракционной фосфорной кислоты. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ получения фторида алюминия, включающий обработку кремнефтористоводородной кислоты с концентрацией 20-22 мас.% алюмосодержащим соединением, отделение кремнегеля фильтрованием на вакуум-фильтре, промывку кремнегеля водой, кристаллизацию тригидрата фторида алюминия из объединенного раствора фильтрата и промывной воды, отделение тригидрата фторида алюминия фильтрованием на вакуум-фильтре, сушку и прокалку тригидрата фторида алюминия с получением фторида алюминия, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего сырья используют аморфный гидратированный оксид алюминия - продукт кислотной переработки Кольского нефелинового концентрата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтрализацию кремнефтористоводородной кислоты проводят водной суспензией аморфного гидратированного оксида алюминия.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая подача суспензии аморфного гидратированного оксида алюминия в количестве 80-90 мас.% от общего количества производится в течение 5-10 мин при перемешивании, далее реакционную смесь перемешивают в течение 5-7 мин, оставшуюся часть суспензии подают порциями в течение 30-40 сек с интервалом 1 мин до достижения остаточной концентрации кремнефтористоводородной кислоты 5 г/дм³.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделенный после кристаллизации тригидрат фторида алюминия подвергается сушке для удаления гигроскопической влаги при температуре 150°С в течение 1-1,5 ч.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сухой тригидрат фторида алюминия подвергается прокалке при температуре 500-550°С в течение 1,5 часов с получением фторида алюминия.