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简介:本文是氟化铝学年毕业论文范文跟进展方面论文范例.

氟化铝论文范文

目前世界上约95%的氟化铝是用于电解铝行业,作为电解质的调整剂,用于补充电解时冰晶石融熔液中消耗的氟化铝成分;部分氟化铝用作陶瓷的外层釉彩和搪瓷釉的助熔剂,非铁金属冶炼的熔剂,金属焊接中的焊接液以及催化剂行业.中国作为全球第1的电解铝生产大国,也是电解铝的消费大国.随着经济的进一步发展,国内市场对铝的需求也会有较大的增长,随之亦必然带动氟化铝需求量的增长.

氟化铝的主要生产工艺可分为3大类：第1类是湿法工艺,包括氢氟酸-氢氧化铝工艺,氟硅酸-氢氧化铝工艺;第2类是干法工艺,包括粗酸-干氢氧化铝工艺,精酸-湿氢氧化铝工艺[1-5].还有一类是特殊用途的氟化铝,如用于1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）的活性氟化铝催化剂,其生产工艺也比较特殊,但每年的需求量只有几吨,不会成为主流,在此不作论述.

1氟化铝生产工艺

1、1 氢氟酸-氢氧化铝工艺

用质量分数30%～40%的外购氢氟酸,或者是把萤石粉和硫酸反应后的无水HF气体吸收成30%～40%的氢氟酸,在70～95℃与氢氧化铝充分反应,生成氟铝酸溶液,经过结晶,析出含3个结晶水的氟化铝,再经过过滤、清洗、高温干燥后得到氟化铝成品.

1、2 氟硅酸-氢氧化铝工艺

采用质量分数10%～40%的氟硅酸（大多是磷肥生产的副产品,氟硅酸的质量分数15%～20%）,在95℃左右的温度下与氢氧化铝反应,生成氟铝酸与二氧化硅,分离二氧化硅后,氟铝酸溶液经过浓缩、结晶,析出含3个结晶水的氟化铝,再经过过滤、清洗、高温干燥后得到氟化铝成品.

1、3 湿法氟化铝工艺的缺点

湿法氟化铝的各项指标可控制在中国国家标准GB/T4292—2007中AF-2和AF-3的范围内.其产品有以下几方面不足：

（1）产品有效成分低,氟化铝的质量分数为85%～87%.虽然化学反应可以很完全,但在干燥过程中要把3个结晶水脱去,需把温度升至560～620℃,而氟化铝在300～450℃水蒸汽中会水解为氟化氢和氧化铝,使得产品有效成分下降,而且不可避免.

（2）产品中杂质含量较高,而且难以除去.如硫酸盐、五氧化二磷、二氧化硅的含量等,都在比较高的数值,直接影响电解铝的生产.

（3）密度低,只有0.7～0.9g/cm3.在进入电解槽时可能会“漂浮”在槽液上,也容易被除尘装置吸走,气流输送时就更为明显.直接导致了消耗的增加.

（4）流动性差,在自动化下料过程中容易产生堵塞现象.

（5）水分含量高,质量分数有5%～7%.在进入电解槽的过程中,这些水分部分被电解为氢气和氧气,部分蒸发为水蒸汽,并使氟化铝发生水解反应,分解出氟化氢气体,既污染了环境,又增加了消耗.

2004年,湿法氟化铝工艺已被《国家产业结构调整指导目录》列入淘汰的工艺方法序列,因此已不值得关注.

1、4粗酸-干氢氧化铝工艺

上世纪70年代,BUSS公司开发了干法生产氟化铝的生产工艺.该工艺与湿法工艺比较,产品的能耗和物耗有所下降,生产环境得到极大改善;最主要的是产品质量有很大的提高,特别是水分含量大幅度下降,外型已成砂状,流动性大大提高.各项指标可控制在中国标准GB/T4292—2007中AF-1的范围内.但如果萤石粉质量不是很好,SiO2指标常常会超标（质量分数大于1.2%）.这些SiO2在转炉中与氟化氢反应生成四氟化硅气体,并与氟化氢气体一起进入到氟化铝流化床反应器中,其中大约35%～50%的四氟化硅也与氢氧化铝反应,把SiO2“固化”在物料中,造成氟化铝产品的SiO2含量超标.

据采用上述工艺的多家工厂反映,他们生产的氟化铝产品,SiO2含量不能达到GB/T4292—2007中AF-0的要求（SiO2质量分数小于0.1%）,有时甚至连AF-1的指标也不能达到.除了二氧化硅,其他的杂质成分也没有得到有效去除,使得氟化铝产品中的一些杂质,如P2O5的含量也较高,对电解铝生产非常不利.

这种工艺另外一些缺点是：

（1）污水的排放量比较大,而且由于污水中含氢氟酸也含氟硅酸,因此不能综合利用,只能排入污水处理站,处理成本较高.

（2）技术设计上还存在一些不合理之处,如预反应器、流化床等的体积较大,装置的投资比较大.当然,由于牺牲了产品质量,它的生产成本比精酸工艺低约200元/t.

1、5精酸-湿氢氧化铝工艺

该技术由德国CHENCO公司开发于上世纪90年代,在工艺技术和相关专用设备方面比粗酸-干氢氧化铝的技术有了较大改进.其工艺过程是：萤石粉与硫酸在预反器和转炉内反应后生成的粗HF气体,进入集除尘、洗涤、冷却于一体的预洗涤塔内,把HF气体洗涤去除粉尘和分离掉大部分高沸点不纯物如H2SO4及HSO3F后,进入冷凝系统,将HF气体冷凝液化.冷凝下来的HF液体进入脱气塔,除去SO2等杂质后再进入精馏塔,分离出H2SO4、H2O等杂质,然后将HF液化后收贮于HF成品槽内,供生产氟化铝用.

当然也可以外卖无水氟化氢.HF成品贮槽内的液化氟化氢经HF蒸发器气化后进入氟化铝反应器（简称流化床）,湿氢氧化铝也同时进入流化床反应器系统,利用氟化铝反应过程产生的热量,脱去表面水和部分结晶水,而后与氟化氢气体在流化床内高温反应,生成氟化铝和水蒸汽,氟化铝从出料口排入冷却器得到氟化铝产品.水蒸汽进入尾气吸收系统处理后排放.

这种工艺由于原料中HF的质量分数≥99.5%,生产的氟化铝产品各项质量指标远高于GB/T4292—2007的AF-0,其中各种杂质的质量分数分别为：SiO2≤0.03%,Fe2O3≤0.03%,SO42-≤0.10%,P2O5≤0.008%;密度大于1.5g/cm3,流动性很好.这样的氟化铝产品是铝业公司所喜欢的,它完全达到了电解铝厂对氟化铝质量的要求.在同等产能规模时,精酸-湿氢氧化铝工艺的投资额还比粗酸-干氢氧化铝工艺更低;生产过程的控制也更简单,对萤石粉的要求可以很低,浙江汉盛以低价采购过SiO2的质量分数≥4.2%的萤石粉,但氟化铝的质量并没受到影响.由于脱去了二氧化硅,因此废水中的氟硅酸含量很低,当吸收废水中HF的质量分数≥0.5%时,就可以进行综合利用,先生产冰晶石产品,把废水中约90%以上的HF利用后再进行污水处理,从而使得污水处理更简单也更省钱.该工艺同时产出氟化氢产品,当氟化铝市场销售不理想时,可以直接出售氟化氢产品,灵活性较大.

结语

目前中国氟化铝的产能虽过剩,但随着全球电解铝行业的发展及湿法工艺的淘汰,氟化铝行业仍有一定的发展空间.现有氟化铝生产企业,不但要生产出满足市场需求的氟化铝产品,更要做好氟化铝生产废水中氟化铝及氟化氢的回收和利用,实现氟资源的综合利用,促进和保证我国氟化铝工业的健康和可持续发展.

参考文献：

[1] 冯双青,马明汉.中國氟化铝生产工艺及市场分析[J].无机盐工业,2006,038（009）：17-18.

[2] 黄涌波.基于铝电解槽热平衡分析的氟化铝添加量控制策略研究[D].中南大学,2008.

[3] 韦厚朵,农海燕,施培燕.氟化铝中二氧化硅的快速测定[J].磷肥与复肥,2005（03）：70-71.

[4] 李祖兴.我国氟化铝生产技术进步及市场前景[J].化工生产与技术,2005,012（002）：4-7.

[5] 颜鑫.论新型干法氟化铝生产工艺与主要设备[J].轻金属,2010（04）：14-17.

总结：上文总结，此文是一篇关于氟化铝方面的毕业论文范文,可作为进展相关论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.

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