干法氟化铝产品中二氧化硅的形成及解决对策.docxVIP

干法氟化铝产品中二氧化硅的形成及解决对策卢永锋李冬永（湖南有色湘乡氟化学有限公司，湖南 湘乡 411400）摘 干法氟化铝产品中二氧化硅的形成及解决对策 卢永锋 李冬永 （湖南有色湘乡氟化学有限公司，湖南 湘乡 411400） 摘 要 介绍了干法氟化铝产品生产工艺 ， 分析了干法氟化铝生产中二氧化硅 杂 质 的 行 为 和形成于产品中的原因 ，针对原料萤石二氧化硅含量升高影响产品 质 量 的 现 状 ，提 出 了 合 理搭配使用萤石 、提高预反应的效率 、调 整 系 统 温 度 、调整物料的停 留 时 间 、选 用 粗 颗 粒 氢 氧化铝生产等一系列降低产品二氧化硅含量的对策 ， 在 实 施 调 整 控 制 措 施 后 产 品 质 量 的 一次合格率达到了 90%以 上 ，效 果 明 显 。 关 键 词 干 法 氟 化 铝 ；二 氧 化 硅 ；成 因 ；对 策 中 图 分 类 号 TQ124.3 文 献 标 识 码 B DOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2011.06.007 在铝电解过程中，硅的电位比铝正，硅会优先还 原 ，还 原 出 来 的 Si 杂质会进入铝液内 ，从 而 使 铝 的 品位降低，且降低电流效率；二氧化硅与冰晶石反应 会影响分子比，并放出有害气体四氟化硅；工业氧化 铝中会有一定含量的二氧化硅， 氟化盐中的硅虽少 但会增加铝电解过程中的硅总量。 因此铝工业对氟 化铝产品要求其中二氧 化硅的含量当然是越低越 好 。 为此， 试就二氧化硅对干法氟化铝产品质量的 影响进行分析和讨论，提出提高产品质量、降低二氧 化硅含量的对策， 以便为电解铝行业提供优质的氟 化铝原料。 CaF2+H2SO4 → Ca(HSO4·F·HF)， Ca(HSO4·F·HF) → Ca(HSO4·F)+HF， Ca(HSO4·F)+HF → CaSO4+HF。 (1) (2) (3) 反 应(1) 的 全 部 和 反 应 (2) 及 (3) 的部分过程在预 反应器中进行，预反应效率达 30%～60%。 经过预反 应生成了一种较干燥的颗粒状物料， 进入外热式的 反应炉，在近 350 ℃下继续反应 ，约 12 h 后 被 排 出 ， 出炉物料主 要 成 分 为 CaSO4， 另含有质量分数分别 约为 2.0%的 CaF2 和 0.5%的 H2SO4。 在预反应器和反应炉内产生的氟化氢气体在预 净化系统中经净化 、冷 却 、除 尘 后 ，进入氟化铝反应 器。氟化铝反应器为双层的流化床，氢氧化铝从顶床 加 入 ，在 顶 床 400 ℃条件下脱水变成 Al2O3， 大 部 分 Al2O3 和 HF 气体反应生成 AlF3。 顶床物料经溢流管 被 导 入 底 床 ，在 底 床 ，未 反 应 完 全 的 Al2O3 和 HF 气 体在 600 ℃的温度下反应生成 AlF3，同时放出热量 。 底床氟化铝经螺旋排出，冷却后即进入成品包装。从 顶床出来的气体经旋风除尘及净化、冷却后排空。从 流化床顶部床层 带出的固体粉尘进入旋风收尘器 ， 收尘下来的固体粉尘（我们称之为旋风料）部分进入 氟化铝成品中。 布斯工艺中干法氟化铝成品中二氧化硅通常达 到 GB/T 4292—2007 中 的 AF-1 级 含 量 ， 质 量 分 数 低于 0.3%[1]。 干法氟化铝产品工艺简介 氟化铝的工业生产方法可分为湿法和干法 2 大 类。用气态氟化氢直接与固体氢氧化铝反应 ，制成氟 化铝产品，这种工艺方法通称为干法工艺。 目前，世 界上有布斯、 彼斯涅和鲁奇等不同的干法氟化铝工 艺，其工艺原理是基本相同的。工艺过程主要包括氟 化氢气体的发生、粗氟化氢气体的净化、氟化铝的合 成和三废的处理等。 布斯干法工艺过程分为氟化氢气体制备和氟化 铝生成 2 个主要阶段。 经预热的质量分数 98%的硫 酸与发烟硫酸在发烟硫酸反应釜中与预净化酸混合 后 形 成 100% 130 ℃的 给 料 酸 进 入 预 反 应 器 ， 同 时 1 经计量的萤石也进入到预反应器， 这 2 种物料按一 定的配比在预反应器中混合并发生反应 ： 收 稿 日 期 ：2011-09-03 2011 年第 18 卷第 6 期化工生产与技术· 19 ·Chemical Production and Technology2产品中二氧化硅成因表 1 底床产品和旋风料的化学成分的分析对比 Tab 1 Comparision of the chemical composi 2011 年第 18 卷第 6 期 化工生产与技术 · 19 · Chemical Production and Technology 2 产品中二氧化硅成因 表 1 底床产品和旋风