CN101214960B - 一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法。该方法是在-5～30℃下，将浓度为18％～35％的氟硅酸溶液加入带强搅拌快撤热的容器中，开启搅拌，搅拌转速为500rpm～10000rpm，同时滴加氨水，氨水浓度为13％-37％，或者通入氨气。经过滤得到硅胶，硅胶经洗涤干燥后得到表面积为160～350m2/g的白炭黑成品。滤液为浓度大于20％的氟化铵溶液，氨化收率可以达到98％。本发明工艺简单，氟硅酸得到充分利用，生成的白炭黑品质优良。

Description

一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法
技术领域
本发明涉及磷化工的技术领域，更具体地说，本发明涉及利用磷化工副产物高浓度氟硅酸制备白炭黑与氟化铵的方法。
背景技术
作为磷化工生产过程中的副产有害物氟硅酸，直接排放会对环境产生严重危害，因此如何利用磷化工生产的副产氟资源，提高氟资源的综合利用，减少副产氟的排放，保护环境，创造更多具备高附加值的产品等是发展氟化工极为重要的战略方针。但是，现有技术中，大多数磷肥生产厂商，氟硅酸主要用于生产氟硅酸钠，而氟硅酸钠用途较为单一，氟硅酸钠销量很受局限。大量的氟硅酸有待寻找新的用途。
白炭黑是无机材料中应用范围最广，当前世界上大规模工业化生产中产量最高的一种粉体材料。白炭黑具有如此广泛的用途主要是由于白炭黑的空间结构，而表征白炭黑空间结构最重要的二个指标就是：比表面积和DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值。由于制造方法不同，白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定差异，故其应用领域和应用效果也不同。
因此，采用氟硅酸氨化法制取白炭黑，实现了变废为宝，具有良好的经济、社会、环保效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法。该方法有效克服了现有技术的不足，工艺简单、生产周期短，对白炭黑的比表面积和DBP吸收值能实现可控操作，且氨化收率高。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
*除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
本发明提供了一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在-5～30℃，将浓度为18％～35％的氟硅酸溶液加入带强搅拌快撤热的容器中，搅拌转速为500rpm～10000rpm，在转速为1000～5000rpm时效果尤佳，在剧烈搅拌的同时滴加氨水，氨水浓度为13％-37％，或者通入氨气；进行氨化反应的同时撤走反应热；
(2)反应完成后，过滤得到硅胶，硅胶经洗涤干燥后得到表面积为160～350m2/g的白炭黑成品；
(3)滤液为浓度大于20％的氟化铵溶液，氨化收率可以达到98％。
本发明在白炭黑收率60％～80％时，可调整温度为30℃～50℃，调整搅拌转速为200～1000rpm，同时滴加浓度为13％～37％的氨水或者通入氨气，反应1～60min后，过滤得到硅胶，洗涤干燥后白炭黑的比表面积为130～280m2/g，DBP吸收值为2.4～3.5。
本发明可以通过改变硅胶洗涤方式，来调整白炭黑比表面积和DBP吸收值之间的关系：稀盐酸溶液(0.00001％～2％)，稀氨水溶液(0.00001％～2％)，乙醇溶液(10％～100％)，洗涤方式不同会使白炭黑比表面积和DBP吸收值的不同。反应式如下：
(1)H2SiF6+2NH3＝(NH4)2SiF6
(2)(NH4)2SiF6+4NH3+(n+2)H2O＝6NH4F+SiO2·nH2O
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果
1.采用500～10000rpm的高转速搅拌，增大搅拌浆与物料之间的剪切力，不仅有利于生成颗粒小且均匀的二氧化硅颗粒，还使得传质更加均匀，可以抑制二氧化硅颗粒的团聚和硬团聚现象的产生。易于生成比表面较高的白炭黑。
2.采用撤热快的反应器，有利于快速撤走反应生成的热量，抑制局部过热，降低二氧化硅粒子团聚的可能。
3.用高浓度的氟硅酸(18％～35％)高浓度的氨水(13％～37％)进行反应，最终生成的氟化铵溶液浓度高，反应效率高，设备利用率高，设备投资低。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例以及比较实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明保护范围的限定。
实施例1
在温度0℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时滴加浓度为13％的氨水150g，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后过滤得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑。白炭黑主要经济指标为比表面积为350m2/g；DBP吸收值为2.10。
实施例2
在温度30℃，将浓度为30％的氟硅酸60g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为4000rpm，同时滴加浓度为30％的氨水70g，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后过滤得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑。白炭黑主要经济指标为比表面积为160m2/g；DBP吸收值为2.00。
实施例3
在温度20℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为1000rpm，同时滴加浓度为20％的氨水105g，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后过滤得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑。白炭黑主要经济指标为比表面积为240m2/g；DBP吸收值为2.15。
实施例4
在温度0℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时通入氨气60L，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后过滤得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑。白炭黑主要经济指标为比表面积为350m2/g；DBP吸收值为2.10。
实施例5
在温度0℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时滴加浓度为13％的氨水100g，在氨化反应的同时撤走反应热，滴加完毕后，改变温度为30℃，调整搅拌500rpm的同时滴加浓度为13％氨水50g，反应时间为2min，过滤得到硅胶，洗涤干燥后白炭黑比表面积270m2/g，DBP吸收值为2.6。
实施例6
如实施例5所述，仅仅改变后面一步氨化的温度、搅拌转速、氨水浓度、氨水加入量和反应时间，温度为40℃，搅拌转速为1000rpm，氨水浓度为18％，氨水加入量为38g，反应时间为30min，最终成品白炭黑的比表面积为180m2/g，DBP吸收值为3.4。
实施例7
如实施例5所述，仅仅改变后面一步氨化的温度、搅拌转速、氨水浓度、氨水加入量和反应时间，温度为40℃，搅拌转速为1000rpm，氨水浓度为35％，氨水加入量为20g，反应时间为30min，最终成品白炭黑的比表面积为180m2/g，DBP吸收值为3.0。
实施例8
在温度0℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时滴加浓度为13％的氨水90g，反应时间为3min，氨水滴加完后，改变温度为30℃，调整搅拌500rpm的同时通入氨气11L，反应时间为2min，过滤得到硅胶，洗涤干燥后白炭黑比表面积270m2/g，DBP吸收值为2.6。
实施例9
在温度30℃，将浓度为30％的氟硅酸60g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为4000rpm，同时滴加浓度为30％的氨水70g，反应时间为10min，过滤得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑。将此白炭黑平均分成四份，用四种不同的溶液(1％稀氨水，1％的稀盐酸，无水乙醇，去离子水)洗涤，试验结果见表1。
表1.四种洗涤方式对白炭黑比表面积和DBP影响
*应该说明的是，这些实施例只是为说明本发明的原理所作讲解和描述。在不偏离本发明本质和范围条件下许多改进和适应性修改均认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法，其特征在于：其特征在于：在温度30℃下，将浓度为30％的氟硅酸60g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为4000rpm，同时滴加浓度为30％的氨水70g，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑，白炭黑主要经济指标为比表面积为160m2/g；DBP吸收值为2.00。
2.一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法，其特征在于：在温度0℃下，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时滴加浓度为13％的氨水150g，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑，白炭黑主要经济指标为比表面积为350m2/g；DBP吸收值为2.10。
3.一种对磷化工副产物氟硅酸综合利用的方法，其特征在于：在温度0℃，将浓度为18％的氟硅酸100g溶液加入反应器中，开启搅拌，在转速为3000rpm，同时通入氨气60L，在氨化反应的同时撤走反应热，反应完毕后得到硅胶滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑，白炭黑主要经济指标为比表面积为350m2/g；DBP吸收值为2.10。
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