F-、Al3+、CaF2絡(luò)合平衡在廢液制冰晶石中的應(yīng)用.pdf

1、本文通過對冰晶石技術(shù)以及CaF2除氟技術(shù)的探討，系統(tǒng)的研究了F-、Al3+、CaF2體系的絡(luò)合平衡，并將兩項(xiàng)技術(shù)綜合運(yùn)用到硅酸鹽低溫分解制冰晶石的工藝中，解決了反應(yīng)中生成的氫氧化鋁產(chǎn)值不高，廢液中氟含量超標(biāo)等問題，進(jìn)一步完善了該工藝。主要內(nèi)容如下：
　　首先，通過對F-Al-Ca絡(luò)合體系的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，得出：引入NH4+，減少K+與F-的作用，同時(shí)使F-與Al3+結(jié)合形成沉淀分離出來。廢液中未反應(yīng)的氟通過加入適量的鈣來進(jìn)一步降低

2、其含量；在酸性冰晶石溶液體系中，當(dāng)pH≤5時(shí)幾乎沒有羥合鋁離子存在，當(dāng)pH=6.0時(shí)，氟合鋁離子占60％以上，羥合鋁離子占35%以上，當(dāng)pH≥8.0時(shí)，就幾乎都是羥合鋁離子；在CaF2—Ca(OH)2體系中，溶液中氟的總濃度取決于剩余[Ca2+]和溶液的pH；在CaF2—Ca(OH)2—氟硅酸體系中，氟硅酸溶液中加入Ca(OH)2時(shí)，只要保證溶液的pH<8.7，[SiF62-]可以忽略不計(jì)；氟硅酸—氟鋁酸體系中，當(dāng)溶液的pH>3.03時(shí)

3、，AlF63-成為F的主要存在形式；在綜合體系中，溶液中的[SiF62-]、[AlF63-]受溶液中[Ca2+]和溶液的pH的影響，并且[SiF62-]受pH影響較大；通過對比研究各種離子在不同pH條件下的性質(zhì)，得出用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH，控制條件，將溶液中的雜質(zhì)離子逐步去除。
　　其次，在實(shí)際除氟反應(yīng)過程中，最終氟離子不會因?yàn)殁}離子的過量加入而逐漸減少。當(dāng)F-與Ca2+進(jìn)行等當(dāng)量反應(yīng)時(shí)，[F-]越低，反應(yīng)速率越慢。用石灰處理含氟廢

4、水，其反應(yīng)速率要比用CaCl2處理慢得多；同樣的Ca/F摩爾比下，初始[F-]越高，反應(yīng)后[F-]下降的幅度也越大。而當(dāng)Ca/F摩爾比大于或等于4時(shí)，再增加Ca/F摩爾比以降低[F-]就沒有必要了；在純水中，電解質(zhì)的存在會阻礙已溶解的Ca2+與F-結(jié)合成CaF2，平衡將移動，使 CaF2(S)進(jìn)一步溶解；pH對CaF2溶解度的影響隨著CaF2的量增加而迅速加大；加入Ca2+去氟過程中，多余的Ca2+會和溶液中的SO42-反應(yīng)，生成CaS

5、O4沉淀，影響鉀肥中SO42-含量，從而影響到生成的KNH4SO4的質(zhì)量，試驗(yàn)中應(yīng)避免過多Ca2+的加入，提高鉀肥品質(zhì)。
　　最后，生產(chǎn)冰晶石的最佳工藝條件是：反應(yīng)溫度25℃，氨水和鋁的配料摩爾比3∶1，反應(yīng)時(shí)間30min，加水量與廢液比1.5∶1，反應(yīng)溶液的pH控制在5~6；去除廢液中氟的最佳工藝條件是：投加石灰粉，控制反應(yīng)終點(diǎn) pH≈13，反應(yīng)時(shí)間在60min左右；攪拌強(qiáng)度200r·min-1；(1+1)H2SO4反調(diào)pH≈6