公布日：2023.11.14
申请日：2023.09.18
分类号：C01F11/22(2006.01)I
摘要
本发明针对氟化钙污泥的成分特征，公开了一种氟化钙污泥中提取高纯氟化钙的方法，包括如下步骤：将一定量的含氟污泥投入至酸性溶液中，室温下充分搅拌，在该反应液中加入化学计量比的可溶性氟化盐，在50~80℃下继续搅拌反应4-8小时后脱水，对固体产物用水洗涤，采用有机溶剂进一步洗涤固体产物，并干燥粉碎，获得含量大于95%的氟化钙粉末。该方法具有工艺简单、反应温和、二次污染少、产物回收率高等显著优势，可应用于含氟污泥大规模提纯。
权利要求书
1.一种氟化钙污泥中提取高纯氟化钙的方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤一：将一定量的含氟污泥投入至酸性溶液中，室温充分搅拌；步骤二：在步骤一所得的溶液中加入化学计量比的可溶性氟化盐，在50-80℃继续搅拌4-8小时；步骤三：对步骤二的反应液进行脱水，对获得的固体依次采用水、有机溶剂进一步洗涤；获得的固体进一步干燥后粉碎，即可得到高纯氟化钙固体。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的酸性溶液为甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、硫酸中的一种或多种，其质量浓度为5~20%。
3.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的可溶性氟化盐为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、甲叔醚中的一种或多种，所使用的体积比为每公斤产物1-2升。
5.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的干燥工艺为100-300℃烘干，烘烤时间为1-3小时。
6.由权利要求1-5中任一权利要求所述的提取方法制得的高纯氟化钙。
发明内容
本发明提供一种光伏光电行业含氟污泥中提纯氟化钙的方法，可在低能耗和低污染下得到纯度和收率均较高的氟化钙。
一种基于酸性环境中原位转化并提纯氟化钙方法，包括如下步骤：将一定量的含氟污泥投入至酸性溶液中，室温下充分搅拌1-2小时，在该反应液中加入一定量的氟化盐，在50~80℃下继续搅拌反应4-8小时后脱水，对固体产物用水洗涤，采用有机溶剂进一步洗涤固体产物，并干燥粉碎后，得到高纯氟化钙粉末。
所述含氟污泥由6家光伏光电企业提供，其主要成分含量如下表所示。
表1含氟污泥含水率及主要成分的干基含量所述酸性溶液为甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、硫酸中的一种或多种，优选盐酸，每公斤湿的含氟污泥所用10%盐酸体积为1升~2.5升。
所述含氟污泥投入到10%盐酸溶液中后，在室温下搅拌1~2小时，该过程发生的总反应如下：CaCO3+Ca(OH)2+Ca3(PO4)2+10HCl→5CaCl2+2CO2↑+2H3PO4+6H2O(1)所述的可溶性氟化盐为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种，优选氟化钠。
在盐酸与含氟污泥反应液中加入氟化钠，并在50~80℃下继续搅拌反应4-8小时，采用水吸收反应生成的气体，该过程发生的总反应如下：CaCl2+CaSO4+CaSiO3+6HCl+10NaF→3CaF2↓+SiF4↑+8NaCl+Na2SO4+3H2O(2)根据反应液中游离钙离子含量、硫酸钙含量和硅酸钙含量，所述加入氟化钠的摩尔量可由反应式（2）推算出。
所述将反应液进行固液分离的方式为真空抽滤、离心过滤及压力过滤中的一种。
所述对固体产物用水洗涤的操作包括：将固体重新分散在水中，搅拌分散后再进行固液分离，测试滤液pH值，并重复上述过程，直至滤液由酸性变为中性。
所述采用有机溶剂进一步洗涤固体产物的操作包括：将固体产物加入到一定量的有机溶剂中，并在室温下搅拌1-2小时，再通过过滤操作进行固液分离。
有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、甲叔醚中的一种或多种，其用量为1-2升每公斤固体产物。
所述的干燥工艺为100-300℃烘干，烘烤时间为1-3小时，优选180℃，2小时。
本发明首先将含氟污泥中的碳酸钙、氢氧化钙和磷酸钙在盐酸作用下转变为游离的钙离子，然后在上述酸性反应中继续引入氟化钠，原位将游离钙离子、硫酸钙和硅酸钙转变为溶解度更小的氟化钙沉淀，最后通过有机溶剂洗涤去除含氟污泥中的有机物杂质，使得产物中的氟化钙含量提升至85%~95%。
与现有方法相比，本发明具有如下有益效果：（1）本发明提供的提纯方法，具有原料价廉、条件温和、减少排污等突出优势；
（2）本发明将含氟污泥中的钙元素完全转化为氟化钙，使污泥中有用资源得到充分利用。
（发明人：柴坤刚;李扬）