本发明属于氟化铝领域，尤其涉及一种使用含磷氟硅酸液制备氟化铝的方法。
背景技术：
在磷肥生产中，会产生含氟和硅的废气，因此，为了减少生产中废气对环境的污染，必须对废气中的氟和硅进行处理。目前，最常用的处理方式是先用水对废气中的氟和硅进行吸收，得到氟硅酸液，之后再以氟硅酸液为原料生产下游化工产品。
近几年基于磷肥副产氟硅酸液制备氟化铝的方法受到越来越多的企业的青睐，但由于目前磷肥生产中产生的废气除了氟和硅之外，还不可避免的带有少量含磷气体，从而造成水吸收废气得到的氟硅酸液中含有一定量的磷酸，进而导致使用磷肥副产氟硅酸液制备得到氟化铝制品的含磷量超过国标规定。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使用含磷氟硅酸液制备氟化铝的方法，采用本发明提供的方法制得的氟化铝含磷量低。
本发明提供了一种使用含磷氟硅酸液制备氟化铝的方法，包括以下步骤：
a)、含磷氟硅酸液与氢氧化铝混合反应后，除沉淀，得到粗氟化铝鲜液；
b)、所述粗氟化铝鲜液与三价铁盐混合反应后，除沉淀，得到氟化铝；
所述三价铁盐包括fecl3、fe(oh)3和fe2(so4)3中的一种或多种；所述含磷氟硅酸液中po43-与所述三价铁盐中fe3+的摩尔比为(0.8～1.2)∶1。
优选的，步骤b)中，所述混合反应的温度为60～80℃。
优选的，步骤b)中，所述混合反应的时间为20～40min。
优选的，步骤a)中，所述含磷氟硅酸液中磷氟硅与所述氢氧化铝的摩尔比为(0.8～1.2)∶1。
优选的，步骤a)中，所述混合反应的温度为60～90℃。
优选的，步骤a)中，所述混合反应的时间为20～40min。
优选的，所述含磷氟硅酸液中氟硅酸的含量为10～30wt％。
优选的，所述含磷氟硅酸液中磷酸的含量为1000～3000ppm。
与现有技术相比，本发明提供了一种使用含磷氟硅酸液制备氟化铝的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、含磷氟硅酸液与氢氧化铝混合反应后，除沉淀，得到粗氟化铝鲜液；b)、所述粗氟化铝鲜液与三价铁盐混合反应后，除沉淀，得到氟化铝；所述三价铁盐包括fecl3、fe(oh)3和fe2(so4)3中的一种或多种；所述含磷氟硅酸液中po43-与所述三价铁盐中fe3+的摩尔比为(0.8～1.2)∶1。本发明在含磷氟硅酸液与氢氧化铝反应制得粗氟化铝鲜液后，使用三价铁盐对所述粗氟化铝鲜液中的磷酸根进行去除，从而有效降低了氟化铝制品中的含磷量。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备氟化铝时，制品中p含量小于400ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
具体实施方式
下面将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。
本发明提供了一种使用含磷氟硅液酸制备氟化铝的方法，包括以下步骤：
a)、含磷氟硅酸液与氢氧化铝混合反应后，除沉淀，得到粗氟化铝鲜液；
b)、所述粗氟化铝鲜液与三价铁盐混合反应后，除沉淀，得到氟化铝；
所述三价铁盐包括fecl3、fe(oh)3和fe2(so4)3中的一种或多种；所述含磷氟硅酸液中po43-与所述三价铁盐中fe3+的摩尔比为(0.8～1.2)∶1。
在本发明中，首先将含磷氟硅酸液与氢氧化铝混合反应。其中，所述含磷氟硅酸液是磷肥生产中产生的一种副产物，该含磷氟硅酸液主要由水和氟 硅酸组成，还不可避免的含有少量的磷酸。在本发明提供的一个实施例中，所述含磷氟硅酸液中氟硅酸的含量为10～30wt％；在本发明提供的另一个实施例中，所述含磷氟硅酸液中氟硅酸的含量为20～25wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述含磷氟硅酸液中磷酸的含量为1000～3000ppm；在本发明提供的另一个实施例中，所述含磷氟硅酸液中磷酸的含量为2000～2175ppm。在本发明中，所述含磷氟硅酸液与氢氧化铝混合反应的过程中，所述含磷氟硅酸液中磷氟硅与所述氢氧化铝的摩尔比优选为(0.8～1.2)∶1，更优选为1.1∶1；所述混合反应的温度优选为60～90℃，更优选为75～80℃；所述混合反应的温度优选为20～40min，更优选为30～35min。混合反应过程中，所述含磷氟硅酸液中的氟硅酸与氢氧化铝反应生成溶解态的氟化铝和沉淀态的二氧化硅。反应结束后，得到反应液。所述反应液除沉淀，得到粗氟化铝鲜液。在本发明中，所述除沉淀的具体方式为：所述反应液进行过滤，收集滤液，该滤液即为粗氟化铝鲜液。在本发明中，对所述反应液进行除沉淀的目的是除去反应液中的二氧化硅。
得到所述粗氟化铝鲜液后，所述粗氟化铝鲜液与三价铁盐混合反应。其中，所述铁盐包括fecl3、fe(oh)3和fe2(so4)3中的一种或多种。在本发明中，粗氟化铝鲜液与铁盐混合反应的过程中，所述三价铁盐中fe3+与制备所述粗氟化铝鲜液的原料即所述含磷氟硅酸液中的po43-的摩尔比为1∶(0.8～1.2)，优选为1∶1；所述混合反应的温度优选为60～80℃，更优选为70～75℃；所述混合反应的时间优选为20～40min，更优选为30～35min。混合反应过程中，所述粗氟化铝鲜液中的po43-与fe3+反应生成沉淀态的磷酸铁。反应结束后，得到反应液。所述反应液除沉淀，得到精氟化铝鲜液。在本发明中，所述除沉淀的具体方式为：所述反应液进行过滤，收集滤液，该滤液即为精氟化铝鲜液。在本发明中，对所述反应液进行除沉淀的目的是除去反应液中的fepo4。得到精氟化铝鲜液后，所述精氟化铝鲜液进行后处理，得到氟化铝。在本发明中，所述后处理的方式优选为：所述精氟化铝鲜液依次进行结晶和煅烧，得到氟化铝。其中，所述结晶的温度优选为85～90℃；所述结晶的时间优选为6～8h；所述煅烧的温度优选为500～550℃；所述煅烧的时间优选为30～35min。
本发明首先将含磷氟硅酸液与氢氧化铝反应，得到含有氟化铝、二氧化硅和磷酸盐的反应液；然后除去反应液中的二氧化硅沉淀，制得粗氟化铝鲜 液；接着使用三价铁盐与所述粗氟化铝鲜液中的磷酸根反应生成磷酸铁沉淀；最后除去磷酸铁沉淀，制得低磷含量的氟化铝制品。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备氟化铝时，制品中p含量小于400ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入氯化铁(fecl3)，氯化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为1:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在550℃下煅烧30min，得到氟化铝制品。
采用红外光谱仪对所述制品进行分析，并将得到的光谱图与氟化铝标准样品的红外光谱图进行比较，谱图曲线一致，说明本发明制得的成品为氟化铝。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：215ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例2
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入氢氧化铁(fe(oh)3)，q氢氧化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为1:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在500℃下煅烧35min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟 化铝制品中p含量进行检测，结果为：178ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例3
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入硫酸铁(fe2(so4)3)，硫酸铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.5:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在550℃下煅烧30min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：336ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例4
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入氯化铁(fecl3)和氢氧化铁(fe(oh)3)，氯化铁和氢氧化铁分别按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.5:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在500℃下煅烧35min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：251ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例5
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入硫酸铁(fe2(so4)3)和氢氧化铁(fe(oh)3)，氢氧化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.5:1的量进行投加，硫酸铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.25:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在550℃下煅烧30min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：375ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例6
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入硫酸铁(fe2(so4)3)和氯化铁(fecl3)，氯化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.5:1的量进行投加，硫酸铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.25:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在500℃下煅烧35min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：250ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
实施例7
按照氟硅酸和氢氧化铝摩尔比1.1:1将含磷氟硅酸溶液(氟硅酸含量20wt％，磷酸含量2175ppm)与氢氧化铝在75℃下混合反应30min，混合反应得到的反应液进行滤，得到粗氟化铝鲜液；
在所述粗氟化铝鲜液中加入氢氧化铁(fe(oh)3)、硫酸铁(fe2(so4)3)和氯化铁(fecl3)，氢氧化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.3:1的量进行投加，氯化铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.3:1的量进行投加，硫酸铁按照与所述20wt％氟硅酸溶液中磷酸的摩尔配比为0.2:1的量进行投加，开启搅拌升温到70℃计时反应30分钟，混合反应得到的反应液进行滤，得到精氟化铝鲜液；
将上述氟化铝鲜液加入结晶器，在90℃保温结晶6小时，之后结晶物在550℃下煅烧30min，得到氟化铝制品。
采用钼蓝分光光度法测定五氧化二磷含量(ys/t581.9-2006)对上述氟化铝制品中p含量进行检测，结果为：317ppm，符合gb/t4292—2007标准规定氟化铝产品中p含量不大于400ppm的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。