由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统

953 编辑：中冶有色技术网来源：河南省睿博环境工程技术有限公司

2024-01-11 15:39:55

权利要求书： 1.一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于羟基氟化铝输送机（1）、羟基氟化铝斗提机（2）、羟基氟化铝高位料仓（3）、羟基氟化铝螺旋给料机（4）、氟化盐输送机（5）、氟化盐斗提机（6）、氟化盐高位料仓（7）、氟化盐螺旋给料机（8）、混合进料机（9）、高效混合机（10）、旋风收尘器（11）、脉冲布袋收尘器（12）、第一引风机（13）、混成料高位料仓（14）、高温反应器进料机（15）、高温反应器（16）、冷却器（17）、第二引风机（18）；所述羟基氟化铝输送机（1）出料端与羟基氟化铝斗提机（2）进料口相连，羟基氟化铝斗提机（2）出料口与羟基氟化铝高位料仓（3）入口相连，羟基氟化铝高位料仓（3）底部装配有羟基氟化铝螺旋给料机（4）；氟化盐输送机（5）出料端与氟化盐斗提机（6）入口相连，氟化盐斗提机（6）出料口与氟化盐高位料仓（7）入口相连，氟化盐高位料仓（7）底部装配有氟化盐螺旋给料机（8）；

羟基氟化铝螺旋给料机（4）、氟化盐螺旋给料机（8）出料口与混合进料机（9）进料料斗相连；

混合进料机（9）与高效混合机（10）相连；高效混合机（10）出料口通过管道与旋风收尘器（11）进口连接，旋风收尘器（11）尾气出口通过管道与脉冲布袋收尘器（12）入口连接；脉冲布袋收尘器（12）尾气出口通过管道与第一引风机（13）相连，第一引风机（13）出口通过管道与尾气吸收装置相连；脉冲布袋收尘器（12）底部装有螺旋输送机，螺旋输送机出口与混成料高位料仓（14）入料口相连；旋风收尘器（11）出料口与混成料高位料仓（14）入料口相连；

混成料高位料仓（14）底部装有给料器，所述给料器的出口与高温反应器进料机（15）进料口相连，高温反应器进料机（15）与高温反应器（16）入口相连；高温反应器（16）出料装置与冷却器（17）进料口通过出料管连接；高温反应器（16）尾气出口与第二引风机（18）通过管道相连，第二引风机（18）出口与高效混合机（10）高温气体入口通过管道相连。

2.根据权利要求1所述的一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于：所述高效混合机(10)为闪蒸干燥机或强化气流干燥机。

3.根据权利要求1所述的一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于：所述羟基氟化铝输送机(1)、羟基氟化铝螺旋给料机(4)、氟化盐输送机(5)、氟化盐螺旋给料机(8)、混合进料机(9)、高温反应器进料机(15)均为管式螺旋输送机。

4.根据权利要求1所述的一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于：所述羟基氟化铝螺旋给料机(4)、氟化盐螺旋给料机(8)具计量及流量调控功能。

5.根据权利要求1所述的一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于：所述高温反应器(16)为外烧式回转窑。

6.根据权利要求1所述的一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，其特征在于：与高效混合机(10)所配套得旋风收尘器(11)省去不用，以脉冲布袋收尘器(12)进行单级收尘，所收得的混合料直接进入到混成料高位料仓(14)中。

说明书：一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统技术领域[0001] 本实用新型属于氟化盐生产设备技术领域，具体涉及一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统。背景技术[0002] 氟化铝是一种重要的无机化工原料，主要用做电解铝助剂、陶瓷助溶剂、酒精发酵抑制剂、非金属冶炼溶剂等。[0003] 羟基氟化铝是氢氧化铝和氟化铝的混合物，又称碱式氟化铝，化学式AlFx(OH)3?x·mH2O，以羟基氟化铝脱羟可以制得氟化铝。以羟基氟化铝生产氟化铝时，需按照化学当量加入氟化盐作为脱羟剂，通过脱羟反应，使羟基氟化铝脱羟、氟化最终转化为纯度符合工业要求的氟化铝。化学反应：[0004] AlFx(OH)3?x·mH2O+（3?x）MeHF2=AlF3+（3?x）MeF+（m+3?x）H2O[0005] AlFx(OH)3?x·mH2O+（3?x）NH4F=AlF3+（3?x）NH3↑+（m+3?x）H2O[0006] 2AlFx(OH)3?x·mH2O+（3?x）NH4HF2=2AlF3+（3?x）NH3↑+2（3?x+m）H2O[0007] 目前，我国生产氟化铝的工业方法主要为萤石法、氟硅酸法等，但从资源综合利用的角度考虑，羟基氟化铝脱羟法不失为一种可行的氟化铝生产方法。在含铝含氟固废，尤其是电解铝行业所产废、旧电解质，含铝、氟阴极炭块，二次铝灰的资源化利用方面具有重要的实践与经济意义。[0008] 以羟基氟化铝脱羟生产氟化铝，需要加入氟化盐，所述氟化盐包括氟化钠、氟化氢钠、氟化钾、氟化氢钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化锂、氟化氢锂等。羟基氟化铝的脱羟反应需在高温条件下进行，在反应前需首先实现羟基氟化铝与氟化盐的充分混合，然后进入热反应系统进行复分解反应，使羟基氟化铝脱羟转化为氟化铝，因此，混合程度及热反应条件的控制是制得纯度符合工业要求的氟化铝的重要前提。实用新型内容

[0009] 针对由羟基氟化铝生产氟化铝的工艺要求与反应特点，本实用新型提出了一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，该反应系统适合于以羟基氟化铝和氟化盐为原料脱羟法生产氟化铝产品。具有设备简单、流程短、过程密封性良好、热效率高优良特性。[0010] 为实现上述目的，本实用新型提出了一种由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，该系统包括：羟基氟化铝输送机、羟基氟化铝斗提机、羟基氟化铝高位料仓、羟基氟化铝螺旋给料机、氟化盐输送机、氟化盐斗提机、氟化盐高位料仓、氟化盐螺旋给料机、混合进料机、高效混合机、旋风收尘器、脉冲布袋收尘器、第一引风机、混成料高位料仓、高温反应器进料机、高温反应器、冷却器、第二引风机；所述羟基氟化铝输送机出料端与羟基氟化铝斗提机进料口相连，羟基氟化铝斗提机出料口与羟基氟化铝高位料仓入口相连，羟基氟化铝高位料仓底部装配有螺旋给料机；氟化盐输送机出料端与氟化盐斗提机入口相连，氟化盐斗提机出料口与氟化盐高位料仓入口相连，氟化盐高位料仓底部装配有螺旋给料机；螺旋给料机、螺旋给料机出料口与混合进料机进料料斗相连；混合进料机与高效混合机相连；高效混合机出料口通过管道与旋风收尘器进口连接，旋风收尘器尾气出口通过管道与脉冲布袋收尘器入口连接；脉冲布袋收尘器尾气出口通过管道与第一引风机相连，第一引风机出口通过管道与尾气吸收装置相连；脉冲布袋收尘器底部装有螺旋输送机，螺旋输送机出口与混成料高位料仓入料口相连；旋风收尘器出料口与混成料高位料仓入料口相连；混成料高位料仓底部装有给料器，所述给料器的出口与高温反应器进料机进料口相连，高温反应器进料机与高温反应器入口相连；高温反应器出料装置与冷却器进料口通过出料管连接；高温反应器尾气出口与第二引风机通过管道相连，第二引风机出口与高效混合机高温气体入口通过管道相连。

[0011] 优选的，所述混成料高位料仓底部装有星型给料器，也可以是螺旋给料器，所述给料器出口与高温反应器进料机进料口相连，高温反应器进料机与高温反应器入口相连；高温反应器出料装置与冷却器进料口通过出料管连接；高温反应器尾气出口与引风机通过管道相连，引风机出口与高效混合机高温气体入口通过管道相连。[0012] 优选的，所述高效混合机既可以使用闪蒸干燥机，也可以使用强化气流干燥机。在使用闪蒸干燥机时，羟基氟化铝与氟化盐按化学计量进入闪蒸干燥机，首先由闪蒸干燥机底部高速旋转的多层刀片进行高效机械混合；同时由引风机将高温反应器产生的高温尾气送入闪蒸干燥机，从闪蒸干燥机底部沿干燥塔筒体切线进入，将机械混合后的粉体吹起，并在闪蒸干燥机引风机的风力作用下沿干燥塔筒体呈螺旋状上升，由此实现物料的进一步混合（气流混合）。在使用强化气流干燥机时，混合料进入强化气流干燥机，首先由强化气流干燥机底部高速旋转的刀片完成机械混合，同时由底部进入的热气流将机械混合物料吹起，并在强化气流干燥机引风机的风力作用下沿干燥筒呈螺旋状上升，由此实现物料的进一步混合（气流混合）。[0013] 优选的，所述羟基氟化铝输送机、羟基氟化铝螺旋给料机、氟化盐输送机5、氟化盐螺旋给料机、混合进料机、高温反应器进料机均为管式（密闭）螺旋输送机。[0014] 优选的，所述羟基氟化铝螺旋给料机、氟化盐螺旋给料机具计量及流量调控功能。[0015] 优选的，所述高温反应器为外烧式回转窑。[0016] 优选的，为缩短流程，降低设备造价，与高效混合机所配套得旋风收尘器可以省去不用，以脉冲布袋收尘器进行单级收尘，所收得的混合料直接进入到混成料高位料仓中。[0017] 1、采用由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，将羟基氟化铝和氟化盐送入高效混合机中进行混合，一方面使两种物料充分混合，混合均匀度高达95%，另一方面，将高温反应器产生的高温尾气送入高效混合机，不仅使物料得到进一步干燥，而且其带入的热量也促使两种物料在混合过程得到初步反应，热利用效率高。[0018] 2、解决了羟基氟化铝和氟化盐的干燥问题和物料输送、混合、储存过程路径长、环节多的问题，节约了设备投资，避免了尾气泄露，便于尾气的收集、净化与利用。附图说明[0019] 下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。[0020] 图1为本实用新型的结构示意图。实施方式

[0021] 如图1所示的由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统，该设备系统包括：羟基氟化铝输送机1、羟基氟化铝斗提机2、羟基氟化铝高位料仓3、羟基氟化铝螺旋给料机4、氟化盐输送机5、氟化盐斗提机6、氟化盐高位料仓7、氟化盐螺旋给料机8、混合进料机9、高效混合机10、旋风收尘器11、脉冲布袋收尘器12、第一引风机13、混成料高位料仓14、高温反应器进料机15、高温反应器16、冷却器17、第二引风机18。[0022] 所述羟基氟化铝输送机1出料端与羟基氟化铝斗提机2进料口相连，羟基氟化铝斗提机2出料口与羟基氟化铝高位料仓3入口相连，羟基氟化铝高位料仓3底部装配有羟基氟化铝螺旋给料机4；氟化盐输送机5出料端与氟化盐斗提机6入口相连，氟化盐斗提机6出料口与氟化盐高位料仓7入口相连，氟化盐高位料仓7底部装配有氟化盐螺旋给料机8。羟基氟化铝螺旋给料机4、氟化盐螺旋给料机8出料口与混合进料机9进料料斗相连；混合进料机9与高效混合机10相连；高效混合机10出料口通过管道与旋风收尘器11进口连接，旋风收尘器11尾气出口通过管道与脉冲布袋收尘器12入口连接；脉冲布袋收尘器12尾气出口通过管道与第一引风机13相连，第一引风机13出口通过管道与尾气吸收装置相连。脉冲布袋收尘器12底部装有螺旋输送机，螺旋输送机出口与混成料高位料仓14入料口相连；旋风收尘器11出料口与混成料高位料仓14入料口相连。

[0023] 所述混成料高位料仓14底部装有星型给料器，也可以是螺旋给料器，所述给料器出口与高温反应器进料机15进料口相连，高温反应器进料机15与高温反应器16入口相连；高温反应器16出料装置与冷却器17进料口通过出料管连接；高温反应器16尾气出口与第二引风机18通过管道相连，第二引风机18出口与高效混合机10高温气体入口通过管道相连。

[0024] 所述高效混合机10既可以使用闪蒸干燥机，也可以使用强化气流干燥机。在使用闪蒸干燥机时，羟基氟化铝与氟化盐按化学计量进入闪蒸干燥机，首先由闪蒸干燥机底部高速旋转的多层刀片进行高效机械混合；同时由第一引风机13将高温反应器16产生的高温尾气送入闪蒸干燥机，从闪蒸干燥机底部沿干燥塔筒体切线进入，将机械混合后的粉体吹起，并在闪蒸干燥机引风机的风力作用下沿干燥塔筒体呈螺旋状上升，由此实现物料的进一步混合（气流混合）。在使用强化气流干燥机时，混合料进入强化气流干燥机，首先由强化气流干燥机底部高速旋转的刀片完成机械混合，同时由底部进入的热气流将机械混合物料吹起，并在强化气流干燥机引风机的风力作用下沿干燥筒呈螺旋状上升，由此实现物料的进一步混合（气流混合）。羟基氟化铝、氟化盐进入高效混合机10后，在高温作用下边混合边发生脱羟反应，使羟基氟化铝中的氢氧化铝与氟化盐反应生成氟化铝和易溶性氟化盐。在所使用的氟化盐为铵盐时，生成物为氟化铝和氨气。经高效混合机10混合并初步反应的混合物料进一步进入高温反应器16，在高温条件下进一步反应，使羟基氟化铝中的氢氧化铝与氟化盐反应完全，转化为氟化铝和可溶性氟化盐或氟化铝与氨气。[0025] 经高温反应所生成的氟化铝与易溶性氟化盐的混合物进入冷却器17，冷却后进一步进入浸溶系统与水混合，将易溶性氟化盐溶出，然后经过滤、洗涤收得氟化铝滤饼，再经干燥、包装制得纯度符合国家标准的氟化铝产品。所得氟化盐溶液经浓缩、结晶、分离、干燥包装制得氟化盐产品。在反应剂为氟化铵或氟化氢铵时，从高温反应器16产出的是纯度符合国家标准的氟化铝产品，经冷却、包装、入库。反应过程所产生的氨气依次通过第二引风机18、高效混合机10、旋风收尘器11、脉冲布袋收尘器12、第一引风机13进入尾气吸收系统，用于回收氨水或硫酸铵或氟化铵或氟化氢铵。[0026] 所述羟基氟化铝输送机1、羟基氟化铝螺旋给料机4、氟化盐输送机5、氟化盐螺旋给料机8、混合进料机9、高温反应器进料机15均为管式螺旋输送机。所述羟基氟化铝螺旋给料机4、氟化盐螺旋给料机8具计量及流量调控功能。所述高温反应器16为外烧式回转窑。[0027] 为缩短流程，降低设备造价，与高效混合机10所配套得旋风收尘器11可以省去不用，以脉冲布袋收尘器12进行单级收尘，所收得的混合料直接进入到混成料高位料仓14中。[0028] 采用本实用新型由羟基氟化铝生产氟化铝的热反应系统的工艺流程：[0029] 1、将经化学分析的羟基氟化铝经羟基氟化铝输送机1、羟基氟化铝斗提机2送入到羟基氟化铝高位料仓3备用。再将经化学分析的氟化盐经氟化盐输送机5、氟化盐斗提机6送入到氟化盐高位料仓7备用。[0030] 2、启动高温反应器16燃烧器，高温反应器与高效混合机10之间的引、第二送风机18和与高效混合机10、旋风收尘器11、脉冲布袋收尘器12相连接的第一引风机13，对高温反应器16和高效混合机10进行预热，使达运行状态。

[0031] 3、当高温反应器16和高效混合机10达到预设温度时，分别启动羟基氟化铝高位料仓3底部的、具计量功能的羟基氟化铝螺旋给料机4和氟化盐高位料仓7底部的、具计量功能的氟化盐螺旋给料机8，再启动混合进料机9，将羟基氟化铝和氟化盐按计算量同步加入到高效混合机10中。在加料前应先行启动高效混合机10旋转刀片电机。[0032] 4、通过旋风收尘器11和脉冲布袋收尘器12将混成料收集并进入混成料高位料仓14中，再启动高温反应器具调速功能的进料机15，将混成料连续、定量的送入高温反应器

16，控制反应温度和物料滞留时间使羟基氟化铝与氟化盐发生复分解反应生成氟化铝和易溶性氟化盐或氨气。

[0033] 5、在以氟化钠、氟化氢钠、氟化钾、氟化氢钾为脱羟剂时，经复分解反应生成的产物为易溶性氟化盐（氟化钠或氟化钾），高温反应器16所排出的烧成料为氟化铝与氟化钠或氟化钾的混合物，将所得混合物用水浸出，经过滤、洗涤、干燥得纯度符合工业要求的氟化铝。过滤所得氟化盐溶液经蒸发、结晶、分离、干燥收得氟化钠或氟化钾产品。[0034] 6、在以氟化铵或氟化氢铵为脱羟剂时，经复分解反应生成的产物为氟化铝和氨气，氨气排出高温反应器16，依次进入送、第二引风机18、高效混合机10、旋风收尘器11、脉冲布袋收尘器12，再经第一引风机13进入到尾气吸收系统，采用不同的吸收剂可以制得氨水或硫酸铵或氟化铵或氟化氢铵。氟化铝排出高温反应器16进入冷却器17，经冷却后进入包装系统，包装、入库。[0035] 用上述设备系统所制得氟化铝产品质量纯度符合GB/T4292?2017标准，其中Al含量达到31.6%，F含量达到62.8%。