[发明专利]一种高纯度高分子比冰晶石的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种高纯度高分子比冰晶石的制备方法，具体地说，是一种利用含氟碳铈矿的稀土精矿络合浸出液制备高纯度高分子比冰晶石的方法，属于湿法冶金及材料合成技术领域。

背景技术

冰晶石（Na₃AlF₆）是电解铝生产工艺中不可缺少的助溶剂，也可作为橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂等。

目前工业生产冰晶石主要有下几种方法：

（1）纯碱氟铝酸法，又称湿法，是将萤石和硫酸按照一定配比混合后，加入内热式反应炉，使萤石和硫酸反应生成HF气体，然后用水吸收成精酸，再将氢氧化铝料浆、纯碱溶液加入反应槽中，反应完成后过滤，滤饼在转筒中干燥脱水，即可得到人造冰晶石。 

（2）干法，是用气态氟化氢在400～700℃下，与氢氧化铝反应生成氟铝酸(H₂A1F )，然后在720℃ 的高温下与氯化钠或纯碱反应合成冰晶石。

（3）磷肥副产法，它包括氟硅酸钠法和氟硅酸法，将氟硅酸溶液用氨水中和，保持搅拌反应1h，分离得到的氟化铵清液送入冰晶石合成槽，加入硫酸铝溶液和硫酸钠，保温搅拌，经离心分离除去硫酸铵母液后烘干，既得冰晶石产品。氟硅酸钠法是利用钠盐溶液吸收含氟废气得到的氟硅酸钠来合成冰晶石的。按照工艺路线的不同，该法可分为氨-硫酸铝-食盐法、纯碱-铝酸钠法及氨-铝酸钠法，其中氨-硫酸铝-食盐法是在弱碱性的条件下进行反应，设备不需要特殊的材质，产品质量较好，但液量大，比较适合小规模的生产。

除了这些方法以外，还有碱法合成冰晶石工艺，煤矸石法等。

以上方法在我国及世界冰晶石生产工艺中都有着广泛的应用，能够满足冰晶石市场的需求。但是以上工艺都存在这各种问题，包括环境问题、成本问题、原料问题等等。

目前，应用经济环保型生产工艺的呼声越来越高，对于冰晶石产品的质量要求也越来越高，如何通过经济有效的方法制备高纯度高分子的冰晶石是该行业的一个热点问题，具有重大研究意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高纯度高分子比冰晶石的制备方法，它利用含氟碳铈矿的稀土精矿络合浸出液制备高纯度高分子比冰晶石，通过化学分解法将高品位的稀土精矿充分地分解，并将氟元素转化为冰晶石，使氟元素得到充分地回收，能源消耗小，环境污染小，资源得到合理利用，经济效益高。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种高纯度高分子比冰晶石的制备方法，所述方法为利用含氟碳铈矿的稀土精矿络合浸出液制备高纯度高分子比冰晶石；具体步骤为：

（1）含氟碳铈矿的稀土精矿加入盐酸和氯化铝进行浸出反应，进行热过滤并洗涤滤饼后得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ； 

（2）滤液Ⅰ中加入Na₂SO₄，进行搅拌，复盐沉淀，过滤后得到滤液Ⅱ和稀土复盐沉淀物；

（3）滤液Ⅱ中加入萃取液，放入振荡器中震荡，静置分馏，得萃余液；

（4）萃余液中加入BaCl₂固体，搅拌后过滤，得到滤液Ⅲ和滤渣Ⅱ；

（5）滤液Ⅲ中加入过量的NaF搅拌并用碱性溶液调节滤液的pH值得到白色沉淀，固液分离后得到的固体三次水洗后烘干，即得到白色高纯度高分子比冰晶石（Na₃AlF₆）产品。

本发明中，含氟碳铈矿的稀土精矿为稀土氧化物的重量含量≥65%的各种稀土精矿。如包头混合稀土精矿、四川的冕宁氟碳铈矿、或者美国芒延帕斯矿等。

步骤（1）中浸出反应条件为：在带冷凝系统的密闭设备中，HCl浓度为4 mol/L，AlCl₃浓度为1.5 mol/L，浸出温度为100 ℃，液固比为20 ml/g，同时匀速搅拌60 min后趁热过滤，得到滤液Ⅰ。盐酸浸出后热过滤的目的是防止某些物质随温度降低后，由于溶解度降低而析出。

步骤（2）中滤液Ⅰ在95℃下加入Na₂SO₄后进行搅拌，Na₂SO₄与溶液中稀土氧化物按质量比为4:1的比例加入，均匀搅拌60 min后过滤，得滤液Ⅱ。因为稀土硫酸钠复盐的溶解度随温度的升高而降低，所以复盐沉淀温度选择95℃最佳。