CN102001686B

CN102001686B - 一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺

Info

Publication number: CN102001686B
Application number: CN2010105863076A
Authority: CN
Inventors: 陈锋; 王严民; 杨威; 李欣; 李烁
Original assignee: 陈锋
Current assignee: Gansu Hekun Agricultural Technology Co ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102001686A

Abstract

本发明公开了一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺，利用15％以上含氟酸于反应釜内在60-100℃、搅拌条件下分解钾长石粉体，酸料比1～5∶1，反应时间2～6小时，所产生的SiF₄气体用水在三级吸收塔内循环吸收，得到可循环利用的H₂SiF₆和白炭黑产品；反应所得浆料经分离，得到液体、浆状物和固形物。液体和和固形物回反应釜内进行二次分解、分离，钾长石分解后最终得到酸性液体、浆状物和固形物，将固形物经含氟酸提纯、分离，制得纯度为95～96％的氟硅酸钾产品，所得酸液回用到钾长石的分解反应。K₂SiF₆与KOH在加热条件下进行充分碱解反应后，分离得到KF溶液和SiO₂.nH₂O，经进一步加工制得氟化钾和白炭黑产品。生产过程无三废产生，解决了现有技术存在能耗高、产出低、回收率低等技术问题。

Description

一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺

技术领域本发明属于钾长石开发利用技术领域，涉及一种实现钾长石分解、转化分离钾成分的工艺，具体涉及一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺。

背景技术钾长石是自然界广泛存在的具有稳定结构的含钾、铝、硅等成分的矿石，国外有近百年的研究开发历史，国内有近五十年的研究开发，但均没有形成有实际应用价值的完整技术。现有的钾长石分解提取钾成分技术存在能耗高、钾收率低、原材料利用率低、污染重、不能规模化生产等技术问题，这一技术领域的突破，可以开辟一条含钾产品的生产新途径，提升我国钾盐产品的自主产能。含有氟硅酸(H₂SiF₆)、氢氟酸(HF)或二者以任意摩尔比组成的混合酸，即称为含氟酸，我国可溶性钾资源贫乏，目前钾盐产品严重依赖进口，利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾是当务之急。

发明内容本发明的目的是解决现有技术存在能耗高、产出低、回收率低等技术问题，提供一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺，其工艺步骤如下：

1)、配料：150～250目的钾长石粉与质量浓度为15～30％的含氟酸，按1∶1～5的质量比在混料槽内配料，搅拌均匀；

2)、分解分离：将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在60～100℃，保温反应1～2小时，反应所产生的四氟化硅(SiF₄)气体经引风机引入吸收塔三级水循环吸收，不断提高浓度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心分离、洗涤、干燥制得白炭黑产成品，反应原理如下：

H₂SiF₆→2HF+SiF₄↑

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O

3SiF₄+2H₂O→2H₂SiF₆+SiO₂↓

浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液体和固形物返回反应釜继续进行分解反应，当反应进行2～6小时，釜内含氟酸质量浓度降到5～8％时，终止反应，经分离得液体、浆状物和固形物，所得液体加入含氟酸调整浓度后回用到钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序，钾的转化反应原理如下：

K₂O+H₂SiF₆→K₂SiF₆↓+H2O

3)、提纯：将固形物与质量浓度为15～30％的含氟酸，按1∶2～3的质量比在反应器内混合搅拌，20～40℃反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为95～96％的氟硅酸钾产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应，反应原理为：

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O

4)、碱解：将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH进行碱解，KOH加入量与K₂SiF₆的摩尔比为4.1～4.2∶1，温度控制在60～100℃，碱解1～2小时，最终反应液的pH值控制在6～9，终止反应，离心分离，所得固体经洗涤、干燥制得白炭黑产品，洗涤液和离心所得液体作为母液再次进行K₂SiF₆的碱解，当液体质量浓度达到30～40％后，经蒸发浓缩、结晶、离心、干燥，制得氟化钾产品，其反应原理为：

K₂SiF₆+4KOH→6KF+SiO₂↓+2H₂O

所述含氟酸是氟硅酸(H₂SiF₆)、氢氟酸(HF)或二者以任意摩尔比组成的混合酸。

本发明整个生产过程无废气、废渣、废水产生，原料循环利用率高，实现钾长石的综合开发利用，得到了白炭黑产品和纯度为95～96％的氟硅酸钾产品，解决了现有技术存在能耗高、产出低、回收率低等技术问题。

具体实施方式本发明利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺，具体实施例如下：

实施例1：

1)、配料：200目的钾长石粉与质量浓度为25％的氟硅酸，按1∶5的质量比在混料槽内配料，搅拌均匀；

2)、分解分离：将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在80℃，保温反应1小时，反应所产生的四氟化硅(SiF₄)气体经引风机引入吸收塔三级水循环吸收，不断提高浓度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心分离、洗涤、干燥制得白炭黑产成品，浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液体和固形物返回反应釜继续进行分解反应，当反应进行4小时，釜内含氟酸质量浓度降到7％时，终止反应，经分离得液体、浆状物和固形物，所得液体加入氟硅酸调整浓度后回用到钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序；

3)、提纯：将固形物与质量浓度为25％的氟硅酸，按1∶3的质量比在反应器内混合搅拌，30℃反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为96％的氟硅酸钾产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应；

4)、碱解：将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH进行碱解，KOH加入量与K₂SiF₆的摩尔比为4.1∶1，温度控制在60℃，碱解2小时，最终反应液的pH值控制在7，终止反应，离心分离，所得固体(即SiO₂.nH2O)，经洗涤、干燥制得白炭黑产品，洗涤液和离心所得液体(即KF溶液)作为母液再次进行K₂SiF₆的碱解，当液体质量浓度达到35％后，经蒸发浓缩、结晶、离心、干燥，制得氟化钾产品。

实施例2：根据实施例1，用氢氟酸(HF)替代氟硅酸(H₂SiF₆)。

实施例3：根据实施例1，用氟硅酸(H₂SiF₆)和氢氟酸(HF)按1∶2的摩尔比组成混合酸，替代氟硅酸(H₂SiF₆)。

实施例4：根据实施例1，用氟硅酸(H₂SiF₆)和氢氟酸(HF)按5∶5的摩尔比组成混合酸，替代氟硅酸(H₂SiF₆)。

Claims

1.一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺，其特征是工艺步骤如下：

1)、配料：150～250目的钾长石粉与质量浓度为15～30％的含氟酸，按1∶1～5的质量比在混料槽内配料，搅拌均匀；所述含氟酸是氟硅酸、氢氟酸或二者以任意摩尔比组成的混合酸；

2)、分解分离：将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在60～100℃，保温反应1～2小时，反应所产生的四氟化硅(SiF₄)气体经引风机引入吸收塔三级水循环吸收，不断提高浓度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心分离、洗涤、干燥制得白炭黑产成品，浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液体和固形物返回反应釜继续进行分解反应，当反应进行2～6小时，釜内含氟酸质量浓度降到5～8％时，终止反应，经分离得液体、浆状物和固形物，所得液体加入含氟酸调整浓度后回用到钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序；

3)、提纯：将固形物与质量浓度为15～30％的含氟酸，按1∶2～3的质量比在反应器内混合搅拌，20～40℃反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为95～96％的氟硅酸钾产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应；

4)、碱解：将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH进行碱解，KOH加入量与K₂SiF₆的摩尔比为4.1～4.2∶1，温度控制在60～100℃，碱解1～2小时，最终反应液的pH值控制在6～9，终止反应，离心分离，所得固体经洗涤、干燥制得白炭黑产品，洗涤液和离心所得液体作为母液再次进行K₂SiF₆的碱解，当液体质量浓度达到30～40％后，经蒸发浓缩、结晶、离心、干燥，制得氟化钾产品。