氟硅酸生产氟化铝或冰晶石

氟硅酸生产氟化铝或冰晶石一、氟硅酸的来源主要源于磷矿和萤石，即磷肥和氟化工行业。磷矿【Ca5F﹙PO4﹚3】中含有3%的F和2.6%的SiO2，萤石﹙CaF2﹚中含有1.2%的SiO2。它们所含该类杂质大部分以SiF4气体形式逸出，大多用水吸收，形成氟硅酸。HF+SiO2→SiF4SiF4+H2O→H2SiF6一般情况下，磷肥行业的氟硅酸浓度为12%～25%，氟化工行业的氟硅酸浓度为25%～40%。二、氟硅酸的性质氟硅酸具有刺激性气味的无色透明发烟液体，是与硫酸相当的强酸，其最高质量分数为60.92%，最稳定时浓度为13.3%，其易挥发，对皮肤有强烈腐蚀，有人呯吸器官有毒害。宜贮存于塑料容器中。三、氟硅酸与主要氟化盐的价值比较表﹙F的价值﹚﹙1吨折纯﹚序号物名市场价元/t分子式氟含量含氟量kg单位氟价元/kg1氟硅酸600H2SiF679%7900.768%2氟化钙2000CaF249%4904.0843%3冰晶石4600Na3AlF654%5408.5289%4氟化铝6500AlF368%6809.56100%5氟硅酸钠1800Na2SiF661%6102.9531%6氟化钠3500NaF45%4507.7781%若不考虑其它元素价值差别与转化成夲，则氟硅酸价值明显低估。四、氟硅酸转化为氟盐的选择若不考虑转化成夲及技术成熟与否，从上表可以看出，选择次序应为氟化铝、冰晶石、氟化钠、氟化钙。从我厂产品与原料情况考虑，选择次序应为氟化铝、冰晶石、氟化钙。五、三种氟盐生产成夲如下吨氟化铝生产成本表﹙1万吨/年﹚序号成本项目单位单价（元）单耗单位成本（元）1氟硅酸（40%）t3002.63﹙85%收率﹚7892氢氧化铝t17201.10﹙89%收率﹚18923天然气2.952808264电度0.83002405蒸汽﹙0.6MPa﹚t2003.67206工资元定员30人，年4万1207维修费用元508拆旧元投资2000万2009生产成本元4837冰晶石国标GB/T4291-2007指标牌号化学成分（质量分数）/%物理性能/%FAlNaSiO2Fe2O3SO42-CaOP2O5湿存水烧碱量（质量分数）不小于不大于CH-O5212330.250.050.60.150.020.201.3CH-15212330.360.081.00.200.030.401.2CM-05313320.250.050.60.200.020.200.7CM-15313320.360.081.00.60.030.40注1.数值修约比较按GB/T1250-1989第5.2条规定进行，修约数位与表中所列极限数位一致注2.表中规定的各指标，需方如有特殊要求，可由供需双方协商解决。吨冰晶石生产成本表﹙1万吨/年﹚序号成本项目单位单价（元）单耗单位成本（元）1氟硅酸（40%）t3001.88﹙89%收率﹚5642氢氧化铝t17200.40﹙94%收率﹚6883烧碱（32%）t6801.0680工业盐t3000.61804氨t30000.175105天然气2.95702066电度0.83002407蒸汽t2001.53008工资元定员60人，年4万2409维修费用元10010拆旧元投资6000万600包装袋元2.5205011白炭黑吨15000.27﹙85%收率﹚-40512生产成本元3953吨白炭黑生产成本表﹙3000吨/年﹚序号成本项目单位单价（元）单耗单位成本（元）1天然气2.953008852电度0.83002403包装袋元2801604生产成本元1285吨氟化钙生产成本表﹙1万吨/年﹚序号成本项目单位单价（元）单耗单位成本（元）1氟硅酸（40%）t3001.75﹙89%收率﹚5252石灰﹙80%CaO﹚t5001.0﹙90%收率﹚5003氨t30000.175104天然气2.95702065电度0.8100806蒸汽t20012007工资元定员50人，年4万2008维修费用元509拆旧元投资4000万40010白炭黑吨15000.25﹙85%收率﹚-37511生产成本元2296从三种产品市场价与生产成夲看，选择次序应为氟化铝、冰晶石、氟化钙。六、公司周边﹙100km内﹚氟硅酸资源1万吨AHF项目可产氟硅酸﹙40%﹚2500吨，博丰4万吨/a，莱芜汶河2万吨/a，东岳6万吨/a，飞源2万吨/a，南韩1万吨/a，共15万吨/a，按实际产量8万吨/a计算，可产氟硅酸﹙40%﹚20000吨。详见下表：序号单位AHF产能氟硅酸实际产量浓度备注1东岳6万吨/a1.08万吨/a28%2博丰4万吨/a0.12万吨/a32%3汶河2万吨/a0.36万吨/a22%4飞源2万吨/a0.36万吨/a32%5南韩1万吨/a0.12万吨/a32%合计15万吨/a2.04万吨/a30%七、建设装置规模序号项目名称氟硅酸吨用量最大规模正常规模建设规模1三水氟化铝2.63t/t14258760410kt/a2冰晶石1.88t/t199461063810kt/a3氟化钙1.75t/t214281142810kt/a八、技术路线选择1.氟化铝生产技术﹙广西鹿寨6kt/a、贵州翁福、湖北大峪口、江西贵溪共4家﹚①150kt/a湿法磷酸副产18%的H2SiF6送入氟硅酸贮槽，②外购Al﹙OH﹚3转入仓库，通过斗提、皮带送入地槽加水搅拌配浆。③两种原料各泵至7楼的2台反应槽，搅拌，0.6MPa蒸汽直接加热至90℃反应。尾气入尾洗。反应式为：H2SiF6+2Al﹙OH﹚3→2AlF3.3H2O+SiO2+Q④皮带过滤机真空过滤，洗涤后滤饼SiO2废弃入堆场。⑤滤液AlF3.3H2O自流进入3台结晶槽，搅拌，蒸汽直接加热至95℃结晶，⑥结晶完成后放入地面转入转鼓真空过滤机，分离AlF3.3H2O与水。⑦AlF3.3H2O用皮带进入烘干。⑧烘干后的AlF3.3H2O进行700℃煅烧。⑨冷却包装成品附：氟硅酸生产氟化铝技术氟硅酸生产氟化铝工艺一、工艺来源该技术由美囯Raytheon公司发明，由贵州瓮福磷肥厂于1994年引进，生产规模为14kt/a，美囯Raytheon公司提供基础设计，贵州省化工设计院承担工程设计。﹙另有广西鹿寨、江西贵溪、湖北荆襄﹚二、工艺流程简述该装置是以氢氧化铝和副产氟硅酸溶液为原料，用直接法生产氟化铝。主要包括反应、SiO2过滤、AlF3.3H2O结晶、AlF3.3H2O过滤、干燥和锻烧六个步骤。1.反应系统氟硅酸﹙FAS﹚由贮槽泵入加热器﹙流量控制﹚，用蒸汽间接加热至55℃送入反应器，闪蒸干燥后的Al﹙OH﹚3进入给料槽，通过皮带或铰龙控制流量送入反应器，反应式为：H2SiF6+2Al﹙OH﹚3→2AlF3.3H2O+SiO2+Q该反应为放热反应，反应中温度将上升至80℃，反应约需20min。反应器共4台，三开一备。内设空气搅拌系统，反应的生产过程为间歇连续批量生产。每个反应器一个循环运行过程由加氟硅酸、Al﹙OH﹚3、反应、排料、清洗、暂停6个步骤组成。一个反应程序时间约需60min。生成的料浆借重力流至SiO2过滤机进料槽，后泵入SiO2过滤机，料浆流量大小由料浆泵的调速电机调节。反应尾气抽入尾气洗涤系统。2.SiO2过滤SiO2过滤机为带式过滤机，并随机带有PLC，可调节抽真空时间，滤布移动距离，冲洗时间等步骤。滤饼分两次洗涤，先用废滤液冲洗，再用热水冲洗。冲洗水流量均可调节。滤饼流入料桨槽，泵入渣场处理。滤液流入滤液槽，后泵入各结晶器。3.AlF3.3H2O结晶滤液在结晶过程中需连续送入空气进行搅拌，并采用蒸汽间接加热，温度控制在93℃，结晶时间约8h，结晶生成物AlF3.3H2O料浆流入给料槽，后泵入冷却器冷却至60℃后送入过滤机。结晶器共10台，每台结晶器按批次间歇循环操作，8开2备。4.AlF3.3H2O过滤AlF3.3H2O过滤机为带式过滤机，并随机带有PLC，可调节抽真空时间，滤布移动距离，冲洗时间等步骤。用回收的热洗水冲洗氟化铝滤饼，滤饼排至螺旋输送机，滤液和洗水进入废液槽，后泵去冲洗反应器与结晶器等。5.干燥和煅烧AlF3.3H2O滤饼用螺旋给料机输送至滤饼气锁给料器，送入闪蒸干燥器內，与来自煅烧炉的约443℃高温煅气和空气接触后，使滤饼中自由水和一部分结晶水的水份快速蒸发。高温气体携带AlF3.3H2O进入旋风分离器內，气固分离。气体进入洗涤系统。AlF3.3H2O颗粒进入煅烧炉/冷却器底部，AlF3.3H2O煅烧脫水在二级间接加热式流化床煅烧炉中进行，第一级加热至250℃除去80%～90%的水份，第二级加热至450～500℃，残余的水份被除去，然后AlF3产品溢流至底部流化床﹙冷却段﹚冷却至60℃即可。三、装置特点1.煅烧与冷却在同一设备完成与采用夹套加热式回转煅烧炉相比，具有能耗低、运行可靠、占地小、管理方便、节省投资、维修量小等优点。2.采用带式过滤机比离心过滤机好，3.闪蒸干燥结构紧凑，热效率高。4.提高Al、F收率，减少废水量Al﹙OH﹚3干法加料，氟硅酸间接预热，反应与结晶均采用间接蒸汽加热，避免了产品污染，使带入系统的水量减少，减少了排液量，提高了Al、F收率。5.环保效果好闪蒸干燥和煅哓炉废气分别经旋风除尘后再进入文丘里洗涤器和填料塔净化，从烟囱排入大气，反应废气经文丘里洗涤器后进入煅烧炉洗涤器，再次净化后排放。生产中的废液送污水处理站达标后排放。2、冰晶石生产技术用氟硅酸生产冰晶石的三种工艺①.直接法﹙酸法﹚氟硅酸溶液分别与氢氧化铝和纯碱﹙烧碱或工业盐﹚反应，分离硅胶后是氟化铝和氟化钠溶液，将两种溶液混合反应制得冰晶石。②.氨法氟硅酸溶液加氨反应，分离硅胶制得氟化铵，再加入硫酸铝溶液和硫酸钠溶液反应制得冰晶石。③.氟化铵----铝酸钠法﹙碱法﹚氟硅酸溶液加氨反应，分离硅胶制得氟化铵，再加入铝酸钠溶液反应制得冰晶石。方法3在弱碱条件下反应，F、Al、Na的收率高，另二种方法在强酸条件下反应，F、Al、Na的损失较大，对设备耐蚀要求高。但它们得到的冰晶石半成品粗大，利于洗涤和过滤。就原料消耗而言，便宜----贵分别是1，3，2。AHF价7400氟硅酸价工业盐价500纯碱价1300烧碱价2300氟硅酸钠2000此次考察的是云天化在昆明海口的云天化氟化学有限公司30kt/a冰晶石装置和云南祥丰集团在安宁县的弘祥化工863项目的30kt/a冰晶石联产10kt/a白炭黑装置。云天化采用酸法生产。第一步：Na2SiF6+Na2CO3→NaF↓+SiO2↓+CO2↑利用NaF比重比SiO2比重小来分离两固相第二步：H2SiF6+Al﹙OH﹚3→AlF3.3H2O+SiO2↓第三步：NaF+AlF3.3H2O→Na3AlF6然后闪蒸干燥冷却包装。直接合成法是最简单也是成本最低廉的工艺。其工艺流程为：磷肥厂吸收的8～10%氟硅酸溶液与配制成6～10%的纯碱溶液反应，生成氟化钠溶液和硅胶，过滤除去硅胶。在另一只反应器中先加入8～10%氟硅酸溶液，加热至95℃以上，再加入氢氧化铝，反应后生成氟铝酸与硅胶，保持90℃以上的温度过滤除去硅胶。再把两种滤液加入合成釜中反应结晶，经过固液分离、洗涤和干燥，得到冰晶石成品。滤液返回去配制碱液。生产工艺简图如下：弘祥采用碱法生产笫一步：H2SiF6+NH3.H2O→NH4F+SiO2↓制备NH4F溶液笫二步：NaOH+Al﹙OH﹚3﹙固体﹚→Na3AlO3﹙溶液﹚4个反应釜，蒸汽间接加热使50%浓度NaOH溶液升温至80℃反应，制备Na3AlO3溶液，第三步：Na3AlO3+NH4F→Na3AlF6+NH3↑4个反应槽，4槽串连液流，蒸汽间接加热。第四步：Na3AlF6离心分离，母液去笫一步，固相冰晶石进入闪蒸干燥，冷却包装。河南多氟多公司在几年前建成了年产5万吨冰晶石的生产线，就是采用此工艺。该工艺以8%氟硅酸钠料浆为氟源，加入稀氨水氨解反应生成NaF，NH4F，SiO2•nH2O，然后将SiO2•nH2O分离，并将其制成白炭黑，母液（NaF、NH4F溶液）进入合成反应器，在90-100℃温度条件下与用氢氧化铝和氢氧化钠