專利名稱：一種冰晶石的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工生產技術領域，具體涉及一種利用氟化物應用過程中產生的含氟廢棄物生產冰晶石的方法。
背景技術：
天然冰晶石礦儲量很少，目前使用的冰晶石大都是人工合成的。冰晶石生產工藝主要有粘土鹽鹵法、氟鋁酸純堿法、氟硅酸鈉法和氫氟酸、鋁酸鈉法等。目前生產冰晶石的氟來源主要為螢石，而螢石作為一種發(fā)展原子能工業(yè)的重要戰(zhàn)略資源，蘊藏量有限，各國都非常重視對螢石資源的保護，甚至采取大量進口螢石的政策進行儲備。我國螢石資源儲量居世界第一位，作為不可再生的重要戰(zhàn)略資源，我國在2003年開始限制螢石采礦證的頒發(fā)，對出口實行限額許可制度，使得螢石價格上漲且采購困難。隨著世界范圍內螢石資源的日益匱乏，導致無機氟化工行業(yè)尋求其他氟資源成為必然趨勢。積極尋找新的氟資源，鼓勵氟資源的循環(huán)利用是國家大力支持的產業(yè)政策。冰晶石主要用于冶煉金屬鋁的助溶劑，還可作為農作物的殺蟲劑、搪瓷乳白劑、玻璃和搪瓷生產用的遮光劑和助溶劑。電解鋁作為冰晶石最大的用戶，其在生產過程中會產生大量的含氟廢渣，該含氟廢渣中約含30%的冰晶石、1%的氧化鋁、1%氧化鈣，其余為炭粒、 石墨碳素、碳化鋁和硅鐵氧化物等雜質。因其雜質含量過高，以往都是采用堆棄的方法，由于含氟廢渣中含有30%冰晶石，冰晶石含有55%的氟，因此既對環(huán)境造成污染，又使大量的氟被浪費掉。目前對于此部分含氟廢渣采用浮選進行回收利用，但由于浮選設備及分離設備的限制，浮選出的冰晶石含量低，雜質含量高，尤其是氟含量偏低，硅、鐵含量較高，不能達到電解鋁所需冰晶石的要求。另外，隨著化石能源的枯竭，開發(fā)利用風力、光伏、地熱等替代能源已勢在必行。而晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料，其市場占有率在90%以上，今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。目前多晶硅生產工藝包括改良西門子法、硅化鎂法、REC法、硅烷法等多種合成工藝。相比較而言，硅烷法等無機生產工藝方法具有原材料易得，能耗低、成本低，環(huán)保壓力小的特點，是未來多晶硅發(fā)展的方向。但是無機硅烷法每生產1噸多晶硅至少要產生4. 5噸雜質含量較高的單冰晶石，其主要成分為四氟鋁酸鈉、鋁單質、含硅化合物等，因其成分復雜，處理費用高，所以現在一般采用堆放或掩埋的方式處理。這既造成環(huán)境污染，又造成資源浪費，是制約光伏產業(yè)發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用氟化物應用過程中產生的含氟廢棄物生產冰晶石的方法。為了實現以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種冰晶石的生產方法，以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，包括以下步驟
(1)稱取浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石，浮選后的電解鋁含氟廢渣與生產多晶硅材料副產的單冰晶石的重量配比為浮選后的電解鋁含氟廢渣 生產多晶硅材料副產的單冰晶石=(1.0 2.0) :1 ；
(2)將稱取的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與含氟鹽酸溶液混合，含氟鹽酸溶液的重量為浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石的總重的1 15倍，之后在20 90°C下攪拌反應1 6小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，該冰晶石產品中氟的重量百分比含量為52 55%，所得濾液及洗滌液用石灰處理后排放或用于生產氯化鈣。進一步地，所述的浮選后的電解鋁含氟廢渣中Al的重量百分比含量為14 19%， Na的重量百分比含量為20 24%，SiO2的重量百分比含量為0 5%，Fe2O3的重量百分比含量為0 3%，F的重量百分比含量為40 50%。所述的生產多晶硅材料副產的單冰晶石中Al的重量百分比含量為15 25%，Na 的重量百分比含量為O M%，Si&的重量百分比含量為0 1. 5%, F的重量百分比含量為 54 70%ο所述的含氟鹽酸溶液為酸法制冰晶石副產的母液。所述的含氟鹽酸溶液中HCl的重量百分比含量為1 15%，F的含量為2 10g/l。本發(fā)明結合氟化工行業(yè)發(fā)展的現狀，充分利用了低品位氟資源，實現了氟資源的循環(huán)利用，并且解決了制約氟化工行業(yè)發(fā)展的廢棄物的處理問題。本發(fā)明提供的冰晶石的生產方法有以下優(yōu)點1)將浮選后的電解鋁含氟廢渣及生產多晶硅材料副產的單冰晶石開發(fā)為優(yōu)質冰晶石，避免了環(huán)境污染和大量的氟資源的浪費；2)氟化物應用過程中含氟廢棄物的再利用，一方面使得氟化工行業(yè)氟資源得到循環(huán)利用，保護現有氟資源，降低氟化工行業(yè)生產成本，另一方面解決了制約氟化工應用的下游行業(yè)發(fā)展的瓶頸，促使下游產業(yè)健康迅猛發(fā)展；3)用酸法制冰晶石副產的母液含氟鹽酸溶液來處理含氟廢渣，實現了廢液再利用，使廢液中的氟進一步回收利用；4)所生成的冰晶石產品質量達到國標要求，能滿足鋁電解生產的使用要求；5)本發(fā)明方法采用的原料全部為氟化物廢棄物，一方面緩解了現有氟化物生產及應用過程中的環(huán)保壓力，另一方面本發(fā)明方法不會產生二次污染，真正實現了清潔生產，值得大力推廣。
具體實施例方式實施例1
本實施例冰晶石的生產方法，以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，包括以下步驟
(1)稱取IOOg浮選后的電解鋁含氟廢渣和60g生產多晶硅材料副產的單冰晶石；
(2)將步驟(1)稱取好的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與 1500g含氟鹽酸溶液混合，之后在90°C下攪拌反應1小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，該冰晶石產品中氟的重量百分比含量為52%，所得濾液及洗滌液用石灰處理后排放。其中浮選后的電解鋁含氟廢渣中Al的重量百分比含量為14%，Na的重量百分比含量為M%，Si&的重量百分比含量為5%，Fe2O3的重量百分比含量為3%，F的重量百分比含量為40%。生產多晶硅材料副產的單冰晶石中Al的重量百分比含量為15%，Na的重量百分比含量為M%，SiO2的重量百分比含量為1. 5%，F的重量百分比含量為M%。含氟鹽酸溶液為酸法制冰晶石副產的母液，其中HCl的重量百分比含量為15%，F的含量為2g/l。實施例2
本實施例冰晶石的生產方法，以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，包括以下步驟
(1)稱取IOOg浮選后的電解鋁含氟廢渣和IOOg生產多晶硅材料副產的單冰晶石；
(2)將步驟(1)稱取好的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與 200g含氟鹽酸溶液混合，之后在20°C下攪拌反應6小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，該冰晶石產品中氟的重量百分比含量為53. 2%，所得濾液及洗滌液用石灰處理后用于生產氯化鈣。其中浮選后的電解鋁含氟廢渣中Al的重量百分比含量為19%，Na的重量百分比含量為20%，SiA的重量百分比含量為1%，Fe2O3的重量百分比含量為洲，F的重量百分比含量為50%。生產多晶硅材料副產的單冰晶石中Al的重量百分比含量為25%，Na的重量百分比含量為4%，SiO2的重量百分比含量為1%，F的重量百分比含量為70%。含氟鹽酸溶液為酸法制冰晶石副產的母液，其中HCl的重量百分比含量為1%，F的含量為2g/l。實施例3
本實施例冰晶石的生產方法，以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，包括以下步驟
(1)稱取IOOg浮選后的電解鋁含氟廢渣和50g生產多晶硅材料副產的單冰晶石；
(2)將步驟(1)稱取好的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與 2250g含氟鹽酸溶液混合，之后在50°C下攪拌反應2小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，該冰晶石產品中氟的重量百分比含量為陽％，所得濾液及洗滌液用石灰處理后用于生產氯化鈣。其中浮選后的電解鋁含氟廢渣中Al的重量百分比含量為16%，Na的重量百分比含量為22%，SW2的重量百分比含量為3%，Fe2O3的重量百分比含量為1. 8%，F的重量百分比含量為41%。生產多晶硅材料副產的單冰晶石中Al的重量百分比含量為17%，Na的重量百分比含量為13%，SiO2的重量百分比含量為0. 5%，F的重量百分比含量為63%。含氟鹽酸溶液為酸法制冰晶石副產的母液，其中HCl的重量百分比含量為9%，F的含量為10g/l。對實施例1-實施例3制得的冰晶石產品進行了質量分析，分析結果見表1所示。 從表1的分析結果可以看出，各實施例所生成的冰晶石產品質量均達到國標，能滿足鋁電解生產的使用要求。表1各實施例冰晶石產品的質量分析結果
權利要求
1.一種冰晶石的生產方法，其特征在于，以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，包括以下步驟(1)稱取浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石，浮選后的電解鋁含氟廢渣與生產多晶硅材料副產的單冰晶石的重量配比為浮選后的電解鋁含氟廢渣 生產多晶硅材料副產的單冰晶石=(1.0 2.0) :1 ；(2)將稱取的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與含氟鹽酸溶液混合，含氟鹽酸溶液的重量為浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石的總重的1 15倍，之后在20 90°C下攪拌反應1 6小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，該冰晶石產品中氟的重量百分比含量為52 55%，所得濾液及洗滌液用石灰處理后排放或用于生產氯化鈣。
2.根據權利要求1所述的冰晶石的生產方法，其特征在于，所述的浮選后的電解鋁含氟廢渣中Al的重量百分比含量為14 19%，Na的重量百分比含量為20 24%，SiO2的重量百分比含量為0 5%，Fe2O3的重量百分比含量為0 3%，F的重量百分比含量為40 50%。
3.根據權利要求1所述的冰晶石的生產方法，其特征在于，所述的生產多晶硅材料副產的單冰晶石中Al的重量百分比含量為15 25%，Na的重量百分比含量為0 24%，SiO2 的重量百分比含量為0 1. 5%，F的重量百分比含量為M 70%。
4.根據權利要求1所述的冰晶石的生產方法，其特征在于，所述的含氟鹽酸溶液為酸法制冰晶石副產的母液。
5.根據權利要求4所述的冰晶石的生產方法，其特征在于，所述的含氟鹽酸溶液中HCl 的重量百分比含量為1 15%，F的含量為2 10g/l。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冰晶石的生產方法，該生產方法以浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石為原料，步驟如下稱取浮選后的電解鋁含氟廢渣和生產多晶硅材料副產的單冰晶石；將稱取的浮選后的電解鋁含氟廢渣、生產多晶硅材料副產的單冰晶石與含氟鹽酸溶液混合，之后在20～90℃下攪拌反應1～6小時，然后過濾，用水洗滌濾餅，濾餅經干燥即得冰晶石產品，所得濾液及洗滌液用石灰處理后排放或用于生產氯化鈣。本發(fā)明結合氟化工行業(yè)發(fā)展的現狀，充分利用了低品位氟資源，實現了氟資源的循環(huán)利用，并且解決了制約氟化工行業(yè)發(fā)展的廢棄物的處理問題。
文檔編號C01F7/54GK102219249SQ20111012400
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月14日 優(yōu)先權日2011年5月14日
發(fā)明者于賀華, 侯紅軍, 劉海霞, 周小平, 李云峰, 李凌云, 楊華春, 王建萍 申請人:多氟多化工股份有限公司