CN101134563A - 一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法 - Google Patents

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杨华春
皇甫根利
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张梅
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Abstract

本发明涉及一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：(1)将氟硅酸钠分解，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；(3)将氟硅酸溶液与氧化镁反应，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁；(4)将六水氟硅酸镁分解，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；(6)将步骤(4)生成的氟化镁与硫酸反应，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。本发明的方法工艺简单，易操作，生产成本低，实现了产品的循环使用，易于推广应用。

Description

一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法
技术领域
本发明涉及一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，尤其涉及一种以氟硅酸钠、氧化镁为原料生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法。
背景技术
氢氟酸可用于生产氟制冷剂、含氟树脂、有机合成(聚合、缩合、烷基化)的促进溶合氟树脂，难燃剂，染料合成，以及制造有机或无机氟化物，如氟碳化合物、氟化铝、六氮化铀、冰晶石等；还可用作腐蚀刻玻璃，电镀，试剂，发酵，陶资处理，石油工业中用作催化剂，以及磨砂灯泡的制造，金属铸件除砂，石墨灰份的去除，金属的净洗(酸洗铜、黄铜、不锈钢等)和半导体(钻、硅)的制造等；还可以用作原子能工业和核武器生产中需要的六氟化铀的原料；无水氢氟酸是火箭燃料和添加剂的原料，也是制造元素氟的主要原料。氢氟酸的传统工艺使用萤石和硫酸为原料，萤石是一种不可再生的重要战略资源，受到国家保护而限制开采。
无水、一水、七水硫酸镁和硫酸镁钾均可作为硫镁肥料使用。由于硫镁肥(包括硫镁钾肥)在资源、肥效、经济性、同时又能提供硫镁两种养分等很多方面的特点，自1990年以来在农业上获得广泛应用。传统方法为硫酸和菱苦土反应制得一水硫酸镁，在经两段煅烧制得无水硫酸镁，反应成本较高。
氟化钠，分子式NaF，用于沸腾钢的制造，饮用水的氟化，杀虫剂，轻金属冶炼精炼及作保护层，以及钢和其它金属的清洗液，还可以用作钎焊焊剂及熔剂，陶瓷、玻璃及搪瓷的熔剂和遮光剂，制革工业的生皮和表皮处理，及木材防腐，胶合剂防腐。传统氟化钠的生成工艺是以氟硅酸钠和纯碱为原料，将氟硅酸钠和纯碱在水相中反应，生成氟化钠和二氧化硅的混合物料浆，根据重力沉降分离两者，得到氟化钠产品，使用纯碱为原料成本较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以降低生产成本，简化生产工艺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：
(1)将氟硅酸钠在300～800℃的温度下分解1～5小时，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；
(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得10～40％的氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(3)将氟硅酸溶液与氧化镁反应10～60分钟，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁：
(4)将六水氟硅酸镁在100～500℃的温度下分解1～5小时，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；
(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得10～40％氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(6)将步骤(4)生成的氟化镁与98％以上硫酸在150-300℃的温度下反应2-5小时，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。
所述的氧化镁为固体或浓度为10～30％的料浆。
本发明的反应式为：
Na2SiF6→2NaF+SiF4↑
3SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2↓
H2SiF6+MgO+5H2O→MgSiF6·6H2O
MgSiF6·6H2O→MgF2+SiF4↑+6H2O
3SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2↓
MgF2+H2SO4→2HF↑+MgSO4
发明的方法以氟硅酸钠、氧化镁为原料，氟硅酸钠是磷肥生产过程的副产有害废物，用途很少，对其环境保护造成严重影响，氟硅酸钠的开发处理急需解决。以氟硅酸钠为原料，大大缓解了其对周围环境造成的污染，生产成本低；氟硅酸钠分解制备氟化钠代替了传统方法的纯碱，大大降低了生产成本；另外，本发明反应过程中生成的氟硅酸可以返回去，循环使用，这在一定程度上大大降低了生产成本。本发明的方法工艺简单，易操作，生产成本低，实现了产品的循环使用，具有很好的社会价值和经济价值，易于推广应用。
无水氢氟酸产品质量分析结果
指标名称 HF％≥ H2O％≤ SO2％≤； H2SO4％≤ H2SiF6％≤
特等品 99. 98 0.005 0.0005 0.003 0.004
优等品 99.95 0.03 0.007 0.005 0.010
一等品 99.90 0.06 0.015 0.020 0.020
合格品 99.70 0.10 0.03 0.050 0.050
本方法1# 99.95 0.03 0.005 0.005 0.010
本方法2# 99.85 0.08 0.010 0.020 0.020
有水氢氟酸产品质量分析结果
优级 一级品 二级品 合格品 本方法
F-40 F-40 F-55 F-60 F-40 F-55 F-60 1# 2#
HF％≥ 40.0 40.0 55.0 60.0 40.0 55.0 60.0 30.0-65.0 41 56
H2SiF6％≤ 0.02 0.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.0 5.0 0.2 0.4
H2SO4％≤ 0.02 0.05 0.08 0.1 0.6 0.8 1.0 - 0.04 0.06
Fe％≤ 0.005 0.01 - - - - - -
无水硫酸镁产品质量分析结果
国标 本方法1# 本方法2#
外观 白色粉末 白色粉末 白色粉末
MgSO4 98％min 98.2％ 98.5％
MgO 32.66％min 32.88％ 32.96％
Mg 19.6％min 19.8％ 19.9％
PH(5W/V％Sol) 6-8 6.8 7.8
铁含量(Fe) 0.0015％max 0.0012％ 0.0011％
重金属(Pb) 0.0008％max 0.0006％ 0.0005％
砷含量(As) 0.0002％max 0.0001％ 0.0001％
水不溶 0.01％max 0.01％ 0.01％
颗粒大小(mm) 0.1 0.1 0.1
氟化钠产品质量分析结果
等  级 化学成分(％)
NaF SiO2 HCl Na2CO3 硫酸盐(SO4 2-) 水不溶物 H2O
不小于(≥) 不大于(≤)
一 级 98 0.5 0.1 0.5 0.3 0.7 0.5
二级 95 1.0 0.1 1.0 0.5 3 1.0
三级 84 0.1 2.0 2.0 10 1.5
本方法1# 97.5 0.5 0.08 0.1 0.1 0.4 0.5
本方法2# 98.3 0.3 0.05 0.1 0.1 0.2 0.5
具体实施方式
实施例1
本发明的生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：
(1)将氟硅酸钠在350℃的温度下分解4小时，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；
(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得15％的氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(3)将氟硅酸溶液与氧化镁反应30分钟，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁；
(4)将六水氟硅酸镁在200℃的温度下分解4小时，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；
(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得10％的氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(6)将步骤(4)生成的氟化镁与98％的硫酸在150℃的温度下反应5个小时，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。
实施例2
本发明的生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：
(1)将氟硅酸钠在450℃的温度下分解3小时，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；
(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得25％的氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(3)将浓度为25％的氟硅酸溶液与浓度为30％的氧化镁料浆反应30分钟，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁；
(4)将六水氟硅酸镁在300℃的温度下分解3小时，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；
(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得25％的氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(6)将步骤(4)生成的氟化镁与99％的硫酸在250℃的温度下反应3个小时，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。
实施例3
本发明的生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：
(1)将氟硅酸钠在750℃的温度下分解2小时，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；
(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得35％的氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(3)将35％的氟硅酸溶液与浓度为20％的氧化镁料浆反应30分钟，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁；
(4)将六水氟硅酸镁在400℃的温度下分解2小时，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；
(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得35％的氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(6)将步骤(4)生成的氟化镁与100％的硫酸在300℃的温度下反应2个小时，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，其特征在于：以氟硅酸钠、氧化镁为原料，包括以下步骤：
(1)将氟硅酸钠在300～800℃的温度下分解1～5小时，生成氟化钠产品和四氟化硅气体；
(2)四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤并制得10～40％的氟硅酸溶液去制备氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(3)将氟硅酸溶液与氧化镁反应10～60分钟，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶得到六水氟硅酸镁；
(4)将六水氟硅酸镁在100～500℃的温度下分解1～5小时，生成氟化镁固体和四氟化硅气体、水汽；
(5)将四氟化硅气体及水汽用水吸收并水解，过滤并制得10～40％氟硅酸溶液返回去制氟硅酸镁，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑；
(6)将步骤(4)生成的氟化镁与98％以上硫酸反应，气体经冷凝精馏得到氢氟酸产品，固体为无水硫酸镁产品。
2.根据权利要求1所述的生产氢氟酸、无水硫酸镁、氟化钠的方法，其特征在于：所述的氧化镁为固体或浓度为10～30％的料浆。
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