一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法与流程

1.本发明属于冰晶石技术领域，尤其涉及一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法。


背景技术：

2.四氟化铝钠是在制备硅烷气体中，由四氟化硅气体和氢化铝钠溶液进行气液接触发生化学反应，形成的中间副产物，它是一种浆状物料，经过干燥蒸发工序形成粉体。
3.目前市场上四氟铝酸钠主要来自于在硅烷法生产多晶硅的过程中产生的副产品。近年来，由于国内市场上越来越多的四氟铝酸钠的出现，也即意味着一种新型化工原料的产生，使得行业的科技工作者对四氟铝酸钠性能及应用产生了很大兴趣。
4.随着国内光伏行业的发展，多晶硅原料产量不断增加，四氟化铝钠的产量也不断增加，越来越多的人想利用四氟铝酸钠来代替冰晶石应用于电解铝的生产，从而降低材料成本，但由于由于外观差、杂质含量高、分子比低等因素导致使用效果都不理想。因此，如何使四氟铝酸钠资源化成为了行业内的研究热点。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法。
6.本发明提供了一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法，包括：
7.s1)将四氟铝酸钠与氢氧化钠在水溶液中反应，过滤后，得到滤液；
8.s2)将所述滤液与氟源混合反应，得到冰晶石；所述氟源选自氟化铵和/或氟化氢铵。
9.优选的，所述步骤s1)反应液中四氟铝酸钠的质量浓度为5％～30％。
10.优选的，所述步骤s1)中四氟铝酸钠与氢氧化钠的摩尔比为1：(2～6)。
11.优选的，所述步骤s1)中反应的温度为20℃～100℃；反应的时间为1～48h。
12.优选的，所述步骤s1)中反应至反应液的ph值为7～9。
13.优选的，所述四氟铝酸钠与氟源的摩尔比为1：(1.5～6)。
14.优选的，所述步骤s2)中混合反应的温度为20℃～95℃；反应的时间为1～48h。
15.优选的，所述步骤s2)中反应至反应液的ph值为7～9。
16.优选的，所述步骤s2)中反应后，过滤，用水洗涤后，得到冰晶石。
17.本发明提供了一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法，包括：s1)将四氟铝酸钠与氢氧化钠在水溶液中反应，过滤后，得到滤液；s2)将所述滤液与氟源混合反应，得到冰晶石；所述氟源选自氟化铵和/或氟化氢铵。与现有技术相比，本发明以四氟铝酸钠为原料制备冰晶石，实现了四氟铝酸钠的资源化，且得到的冰晶石的纯度及产率均较高，为企业及社会创造了价值。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明提供了一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法，包括：s1)将四氟铝酸钠与氢氧化钠在水溶液中反应，过滤后，得到滤液；s2)将所述滤液与氟源混合反应，得到冰晶石；所述氟源选自氟化铵和/或氟化氢铵。
20.其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
21.将四氟铝酸钠与氢氧化钠在水溶液中反应；所述四氟铝酸钠与氢氧化钠的摩尔比优选为1：(2～6)，更优选为1：(3～5)，再优选为1：4；所述反应液中四氟铝酸钠的质量浓度优选为5％～30％，更优选为5％～25％，再优选为5％～20％，最优选为5％～19％；在本发明中，所述四氟铝酸钠可以水溶液的形式加入也可以固体粉末的形式加入，并无特殊的限制；所述氢氧化钠也可以水溶液的形式加入也可以固体粉末的形式加入，并无特殊的限制；所述反应的温度优选为20℃～100℃，更优选为30℃～90℃；所述反应的时间优选为1～48h，更优选为5～40h，再优选为8～30h，最优选为8～24h；在本发明中，优选反应至反应液的ph值为7～9。
22.反应结束后，过滤，得到氟化钠与滤液。
23.将所述滤液与氟源反应；在本发明中，所述氟源可以为氟化铵也可以为氟化氢铵，还可为两者的混合物。
24.当所述氟源为氟化铵时，将所述滤液与氟化铵混合反应；所述氟化铵可以水溶液的形式加入，也可以固体粉末的形式加入，并无特殊的限制；所述四氟铝酸钠与氟化铵的摩尔比优选为1：(2～6)，更优选为1：(3～5)，再优选为1：4；所述反应的温度优选为20℃～95℃，更优选为30℃～95℃；所述反应的时间优选为1～48h，更优选为5～40h，再优选为10～30h，最优选为10～24h；在本发明中，优选反应至反应液的ph值为7～9。
25.当所述氟源为氟化氢铵时，将所述滤液与氟化氢铵混合反应；所述氟化氢铵可以水溶液的形式加入，也可以固体粉末的形式加入，并无特殊的限制；所述四氟铝酸钠与氟化氢铵的摩尔比优选为1：(1.5～4)，更优选为1：(2～3)，再优选为1：2；所述反应的温度优选为20℃～95℃，更优选为30℃～95℃；所述反应的时间优选为1～48h，更优选为5～40h，再优选为10～30h，最优选为10～24h；在本发明中，优选反应至反应液的ph值为7～9。
26.当所述氟源为氟化铵与氟化氢铵的混合物时，将所述滤液与氟化铵与氟化氢铵的混合物混合反应；所述氟化铵与氟化氢铵的混合物可以水溶液的形式加入，也可以固体粉末的形式加入，并无特殊的限制；所述四氟铝酸钠与氟化铵与氟化氢铵的混合物中氟元素的摩尔比优选为1：(2～6)，更优选为1：(3～5)，再优选为1：4；所述反应的温度优选为20℃～95℃，更优选为30℃～95℃；所述反应的时间优选为1～48h，更优选为5～40h，再优选为10～30h，最优选为10～24h；在本发明中，优选反应至反应液的ph值为7～9。
27.反应结束后，优选过滤，用水洗涤，干燥后，得到冰晶石。滤液与洗涤的水可以回用。
28.本发明以四氟铝酸钠为原料制备冰晶石，实现了四氟铝酸钠的资源化，且得到的
冰晶石的纯度及产率均较高，为企业及社会创造了价值。
29.为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种利用四氟铝酸钠制备冰晶石的方法进行详细描述。
30.以下实施例中所用的试剂均为市售。
31.实施例1
32.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
33.1)将质量浓度为20％四氟铝酸钠水溶液浆料630g加入到反应釜中，再向反应釜中添加质量浓度为30％的烧碱水溶液533g，在30℃的条件下反应12h，直至料液ph值为8；
34.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
35.步骤二：冰晶石的制备
36.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入740g质量浓度为20％的氟化铵溶液，30℃搅拌条件下反应12h，直至料液ph值为7；
37.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品200g。
38.实施例2
39.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
40.1)将质量浓度为50％四氟铝酸钠水溶液浆料252g加入到反应釜中，再向反应釜中添加质量浓度为20％的烧碱水溶液800g，在50℃的条件下反应24h，直至料液ph值为7；
41.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
42.步骤二：冰晶石的制备
43.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入质量浓度为20％的氟化铵溶液740g，50℃搅拌条件下反应24h，直至料液ph值为8；
44.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品198g。
45.实施例3
46.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
47.1)将126g四氟铝酸干粉加入到反应釜中，再向反应釜中添加质量浓度为30％的烧碱水溶液540g，在50℃的条件下反应48h，直至料液ph值为9；
48.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
49.步骤二：冰晶石的制备
50.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入1480g质量浓度为10％的氟化铵溶液，80℃搅拌条件下反应24h，直至料液ph值为8；
51.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品203g。
52.实施例4
53.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
54.1)将质量浓度为5％四氟铝酸水溶液浆料2520g加入到反应釜中，再向反应釜中添加片碱160g，在90℃的条件下反应8h，直至料液ph值为8；
55.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
56.步骤二：冰晶石的制备
57.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入150g的氟化铵固体，95℃搅拌条件下反应10h，直至料液ph值为9；
58.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品202g。
59.实施例5
60.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
61.1)将126g四氟铝酸钠干粉加入到反应釜中，再向反应釜中添加质量浓度为30％的烧碱水溶液540g，在50℃的条件下反应48h，直至料液ph值为9；
62.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
63.步骤二：冰晶石的制备
64.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入1140g质量浓度为10％的氟化氢铵溶液，80℃搅拌条件下反应24h，直至料液ph值为8；
65.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品200g。
66.实施例6
67.步骤一：氟铝酸钠溶液的制备
68.1)将质量浓度为5％四氟铝酸钠水溶液浆料2520g加入到反应釜中，再向反应釜中添加片碱160g，在90℃的条件下反应8h，直至料液ph值为8；
69.2)过滤：过滤反应好后的浆料，滤出的固体即为氟化钠，滤液即为待反应溶液。
70.步骤二：冰晶石的制备
71.1)向合成釜中放入步骤一产生的滤液，再向合成釜中加入114g的氟化氢铵固体，95℃搅拌条件下反应10h，直至料液ph值为9；
72.2)过滤混合液，滤出冰晶石并加水进行洗涤，然后甩干、干燥，得到冰晶石成品201g。
73.对实施例1～6中得到的冰晶石进行检测，得到其性能检测结果见表1。
74.表1冰晶石的组成及性能
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