氟化工基础知识课件
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氟化工基础知识
萤石：矿物萤石
• 主要成分：氟化钙CaF2（CAS# 7789-75-5） • 在1529年被发现能够降低某些矿物的熔点和减少其熔渣粘度后命名为fluorspar • 矿物萤石能够发很强的荧光，在中国因此而得名
氟化工基础知识
萤石：选矿
• 萤石精粉的生产工艺流程：萤石原矿--粗碎--细碎--磨矿--分级--浮选--浓缩 脱水--烘干--包装
• 化学性质最活泼的非金属元素，化学价1
• 英文：flurine(来自拉丁文fluere，流动的意思)
氟化工基础知识
元素氟F：自然界中的存在
• 在自然界中不存在单质氟 • 尚未发现天然的同位素，用人工方法可以获得几种寿命很短的有
放射性的氟同位素 • F在地球地壳中的含量为0.06~0.07wt%，在元素丰度表上排列第13
氟化工基础知识
氟化工基础知识
第一部分：氟化工的基础原料
• 元素氟F • 萤石 • 氟化氢HF
氟化工基础知识
元素氟F：基本性质
• CAS#：7782-41-4
• 原子序数：9
• 元素周期表中位置：第二周期第七主族
氢
氦
锂铍硼碳氮氧氟氖
钠镁铝硅磷硫氯氩
• 属于卤族(VIIA族)元素：氟、氯、溴、碘
• 原子量：18.998403，一般计算中采用19
• 萤石磨矿是萤石选矿厂的主要工序之一，根据矿石性质不同，有一段闭路 磨矿、两段闭路磨矿。总之使萤石与脉石单体解离，为浮选创造条件。
• 萤石浮选是萤石选矿厂的关键工序，所有的选矿技术体现在浮选。萤石选 矿分为：①萤石-石英型，这种萤石的浮选工艺简单，主要是萤石和石英 的浮选分离。采用油酸作捕收剂，水玻璃作抑制剂，纯碱作调整剂进行浮 选就能生产合格产品。②萤石-碳酸钙型，这种萤石的浮选工艺和萤石-石 英型主要是采用的抑制剂不同，这种萤石浮选主要是萤石和碳酸钙的分离， 具体的浮选工艺要根据萤石的具体情况来制定。③萤石-重晶石型，这种 萤石的浮选工艺和萤石-碳酸钙型的基本相同，但有些变化，具体的浮选 工艺要现场制定。④萤石-碳酸钙-重晶石型的萤石矿，这种萤石矿是比较 难选的，要采取特殊的选矿工艺才能达到理想的指标。
3.553mg/cm3 • 无水氟化物AHF
氟化工基础知识
氟化氢HF：生产工艺
• 硫酸法： 萤石精粉经过干燥、筛分后与硫酸混合进入转炉反应，生成的硫 酸钙由炉尾排出，气体物料由炉头排出。 气体物料经过粗馏塔脱除硫酸等杂质，经过脱气塔脱除二氧化硫 和四氟化硅，经过精馏得到纯度>99.8%的无水氟化氢。 粗馏塔排出的硫酸与发烟硫酸配制成浓硫酸进入转炉循环使用。 脱气塔脱除的气体四氟化硅经过水洗塔吸收成氟硅酸。 硫酸钙送水泥厂用作水泥的缓凝剂，或用作建材，或填埋。
位 • F在自然界中最重要的化合物为氟化钙CaF2，俗称萤石或氟石
(fluorite, fluorspar) • 大量的F存在于磷灰石中，但是磷灰石中F的百分含量远低于萤石
中F的百分含量 • 冰晶石也是F的一种存在形式，但是目前冰晶石已经基本上早就开
采完毕，反而需要大量地进行人工合成
氟化工基础知识
元素氟F：氟气F2
氟化工基础知识
萤石：萤石精粉
• 通常，氟化工用萤石精粉的质量要求为：氟化钙≥97%，二氧化硅 ≤1.0%，碳酸钙≤1.2%。
• 考虑到萤石矿石来源的复杂性和浮选成本，常常也会放宽质量标 准到：氟化钙≥97%，二氧化硅≤1.4%，碳酸钙≤1.5%。
• 萤石精粉CaF2与硫酸H2SO4反应制取氟化氢HF，是目前氟化工的最 重要的基础反应。
• 六氟磷酸锂
• 六氟化钨
• 六氟化硫
• 三氟化氮
• 五氟化碘
• 四氟化硫
• 硫酰氟
• 氟化石墨
氟化工基础知识
无机氟化工产业链
萤石粉 硫酸 硫酸
磷灰石
氟硅酸
• 人体直接接触无水氟化氢和各种浓度的氢氟酸，均会对人体产生 极大的危害。
• 空气中氟化氢允许含量：10小时以内的允许浓度0.5~2.5mg/m3，中 国允许浓度为1mg/m3。
氟化百度文库基础知识
第二部分：无机氟化工
• 无机氟化工产业链
• 氟化铝和冰晶石
• 氟硅酸
• 氟化氢铵和氟化钾
• 氟硼酸盐、氟钛酸盐、氟锆酸盐等
• F2通常是现制现用，也可以用氮气稀释至10%后用钢瓶或大槽车 运输，大槽车的F2容量为250kg
• 美国政府工业卫生学者会议(ACGIH)规定的允许浓度为1ppm/m3空 气，而氟化氢HF为7ppm/m3空气
• 由于F2在很低浓度时就能感觉到明显的刺激性臭味，因此不至于 有人无意中吸入F2至有害浓度
氟化工基础知识
氟化氢HF：基本性质
• 氟化氢[CAS# 7664-39-3]，分子量20.008，其水溶液叫氢氟酸。 • 氟化氢是氟化物中产量最大、最重要的品种。 • 常压下，在温度高于19.51℃时，氟化氢为无色、带刺激性的气体，
在空气中发烟并有吸湿性。 • 熔点：-83.37℃ 沸点：19.51℃ • 密度：液体0℃ 1.003g/cm3，液体25℃ 0.9576g/cm3 ，气体25℃
• 每吨氟化氢约消耗97%萤石粉2.165吨、100%硫酸2.6吨。 • 回收法：在湿法磷酸和磷肥生产中，磷矿中的F以四氟化硅气体的
形式释放出来，经过水吸收成氟硅酸，进一步生产氟化盐或氟化 氢。
氟化工基础知识
氟化氢HF：贮运与安全
• 无水氟化氢装在清洁干燥的槽罐或钢瓶中进行运输。容器具有气 液相进出口。容器的充装系数0.83kg/L。
• 在标准状况下，氟是双原子分子F2，为淡黄色带刺激臭味的气体 • 熔点-220℃，沸点-188 ℃ • 通过电解法制备F2，电解质为KF·2HF，由氟氢化钾KHF2和氟化氢
HF配制而成，电解温度80~105，电压8~12V，电流强度4~6.5KA • F被发现后半个世纪内仍只是实验室少量制备F2，直到二次世界大
战，德国研制纵火剂ClF3，美国研制原子弹的过程中利用可挥发 的UF6，经过扩散法分离生产U235，都要求工业规模供应F2，二 次世界大战后F的工业生产技术才陆续解密
• 标准状况：通常指温度为0℃（273.15K）和压强为101.325kPa (1 标准大气压，760毫米汞柱)
氟化工基础知识
元素氟F：贮运与安全
萤石：矿物萤石
• 主要成分：氟化钙CaF2（CAS# 7789-75-5） • 在1529年被发现能够降低某些矿物的熔点和减少其熔渣粘度后命名为fluorspar • 矿物萤石能够发很强的荧光，在中国因此而得名
氟化工基础知识
萤石：选矿
• 萤石精粉的生产工艺流程：萤石原矿--粗碎--细碎--磨矿--分级--浮选--浓缩 脱水--烘干--包装
• 化学性质最活泼的非金属元素，化学价1
• 英文：flurine(来自拉丁文fluere，流动的意思)
氟化工基础知识
元素氟F：自然界中的存在
• 在自然界中不存在单质氟 • 尚未发现天然的同位素，用人工方法可以获得几种寿命很短的有
放射性的氟同位素 • F在地球地壳中的含量为0.06~0.07wt%，在元素丰度表上排列第13
氟化工基础知识
氟化工基础知识
第一部分：氟化工的基础原料
• 元素氟F • 萤石 • 氟化氢HF
氟化工基础知识
元素氟F：基本性质
• CAS#：7782-41-4
• 原子序数：9
• 元素周期表中位置：第二周期第七主族
氢
氦
锂铍硼碳氮氧氟氖
钠镁铝硅磷硫氯氩
• 属于卤族(VIIA族)元素：氟、氯、溴、碘
• 原子量：18.998403，一般计算中采用19
• 萤石磨矿是萤石选矿厂的主要工序之一，根据矿石性质不同，有一段闭路 磨矿、两段闭路磨矿。总之使萤石与脉石单体解离，为浮选创造条件。
• 萤石浮选是萤石选矿厂的关键工序，所有的选矿技术体现在浮选。萤石选 矿分为：①萤石-石英型，这种萤石的浮选工艺简单，主要是萤石和石英 的浮选分离。采用油酸作捕收剂，水玻璃作抑制剂，纯碱作调整剂进行浮 选就能生产合格产品。②萤石-碳酸钙型，这种萤石的浮选工艺和萤石-石 英型主要是采用的抑制剂不同，这种萤石浮选主要是萤石和碳酸钙的分离， 具体的浮选工艺要根据萤石的具体情况来制定。③萤石-重晶石型，这种 萤石的浮选工艺和萤石-碳酸钙型的基本相同，但有些变化，具体的浮选 工艺要现场制定。④萤石-碳酸钙-重晶石型的萤石矿，这种萤石矿是比较 难选的，要采取特殊的选矿工艺才能达到理想的指标。
3.553mg/cm3 • 无水氟化物AHF
氟化工基础知识
氟化氢HF：生产工艺
• 硫酸法： 萤石精粉经过干燥、筛分后与硫酸混合进入转炉反应，生成的硫 酸钙由炉尾排出，气体物料由炉头排出。 气体物料经过粗馏塔脱除硫酸等杂质，经过脱气塔脱除二氧化硫 和四氟化硅，经过精馏得到纯度>99.8%的无水氟化氢。 粗馏塔排出的硫酸与发烟硫酸配制成浓硫酸进入转炉循环使用。 脱气塔脱除的气体四氟化硅经过水洗塔吸收成氟硅酸。 硫酸钙送水泥厂用作水泥的缓凝剂，或用作建材，或填埋。
位 • F在自然界中最重要的化合物为氟化钙CaF2，俗称萤石或氟石
(fluorite, fluorspar) • 大量的F存在于磷灰石中，但是磷灰石中F的百分含量远低于萤石
中F的百分含量 • 冰晶石也是F的一种存在形式，但是目前冰晶石已经基本上早就开
采完毕，反而需要大量地进行人工合成
氟化工基础知识
元素氟F：氟气F2
氟化工基础知识
萤石：萤石精粉
• 通常，氟化工用萤石精粉的质量要求为：氟化钙≥97%，二氧化硅 ≤1.0%，碳酸钙≤1.2%。
• 考虑到萤石矿石来源的复杂性和浮选成本，常常也会放宽质量标 准到：氟化钙≥97%，二氧化硅≤1.4%，碳酸钙≤1.5%。
• 萤石精粉CaF2与硫酸H2SO4反应制取氟化氢HF，是目前氟化工的最 重要的基础反应。
• 六氟磷酸锂
• 六氟化钨
• 六氟化硫
• 三氟化氮
• 五氟化碘
• 四氟化硫
• 硫酰氟
• 氟化石墨
氟化工基础知识
无机氟化工产业链
萤石粉 硫酸 硫酸
磷灰石
氟硅酸
• 人体直接接触无水氟化氢和各种浓度的氢氟酸，均会对人体产生 极大的危害。
• 空气中氟化氢允许含量：10小时以内的允许浓度0.5~2.5mg/m3，中 国允许浓度为1mg/m3。
氟化百度文库基础知识
第二部分：无机氟化工
• 无机氟化工产业链
• 氟化铝和冰晶石
• 氟硅酸
• 氟化氢铵和氟化钾
• 氟硼酸盐、氟钛酸盐、氟锆酸盐等
• F2通常是现制现用，也可以用氮气稀释至10%后用钢瓶或大槽车 运输，大槽车的F2容量为250kg
• 美国政府工业卫生学者会议(ACGIH)规定的允许浓度为1ppm/m3空 气，而氟化氢HF为7ppm/m3空气
• 由于F2在很低浓度时就能感觉到明显的刺激性臭味，因此不至于 有人无意中吸入F2至有害浓度
氟化工基础知识
氟化氢HF：基本性质
• 氟化氢[CAS# 7664-39-3]，分子量20.008，其水溶液叫氢氟酸。 • 氟化氢是氟化物中产量最大、最重要的品种。 • 常压下，在温度高于19.51℃时，氟化氢为无色、带刺激性的气体，
在空气中发烟并有吸湿性。 • 熔点：-83.37℃ 沸点：19.51℃ • 密度：液体0℃ 1.003g/cm3，液体25℃ 0.9576g/cm3 ，气体25℃
• 每吨氟化氢约消耗97%萤石粉2.165吨、100%硫酸2.6吨。 • 回收法：在湿法磷酸和磷肥生产中，磷矿中的F以四氟化硅气体的
形式释放出来，经过水吸收成氟硅酸，进一步生产氟化盐或氟化 氢。
氟化工基础知识
氟化氢HF：贮运与安全
• 无水氟化氢装在清洁干燥的槽罐或钢瓶中进行运输。容器具有气 液相进出口。容器的充装系数0.83kg/L。
• 在标准状况下，氟是双原子分子F2，为淡黄色带刺激臭味的气体 • 熔点-220℃，沸点-188 ℃ • 通过电解法制备F2，电解质为KF·2HF，由氟氢化钾KHF2和氟化氢
HF配制而成，电解温度80~105，电压8~12V，电流强度4~6.5KA • F被发现后半个世纪内仍只是实验室少量制备F2，直到二次世界大
战，德国研制纵火剂ClF3，美国研制原子弹的过程中利用可挥发 的UF6，经过扩散法分离生产U235，都要求工业规模供应F2，二 次世界大战后F的工业生产技术才陆续解密
• 标准状况：通常指温度为0℃（273.15K）和压强为101.325kPa (1 标准大气压，760毫米汞柱)
氟化工基础知识
元素氟F：贮运与安全