CN102275947A - 一种利用含有氟化氢的混和酸制备氟硼酸钾的方法 - Google Patents

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张欣露
张丽红
于宝青
祝苏军
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Abstract

含有氢氟酸的混合酸无法直接利用，用混合酸中的氢氟酸生产氟硼酸钾，充分利用氟化氢，同时满足环保要求。该方法是将含有氢氟酸的混和酸与硼酸反应，生成氟硼酸与盐酸溶液；在一定条件下，氟硼酸与氯化钾反应生成氟硼酸钾与盐酸溶液。氟硼酸钾与30％的盐酸溶液可作为商品直接出售。

Description

一种利用含有氟化氢的混和酸制备氟硼酸钾的方法
技术领域
本发明涉及一种含有氢氟酸与其它酸的混合液，生产氟硼酸钾与酸溶液的方法。该方法生产的氟硼酸钾产品用于其它工业行业。
背景技术
本发明以无法直接使用的氢氟酸与盐酸混合酸代替氟化氢，混合酸为工业生产的废酸，用途少，且对环境保护造成严重影响，而本发明的方法正是利用此有害废物——氢氟酸与盐酸混合酸来制备氟硼酸钾的，混合酸的开发利用大大缓解了工业生产的环保压力及其对周围环境的影响，并且回收了盐酸溶液，从而降低了氟硼酸钾的生产成本。
含有氢氟酸的混和酸通常处理方式是加入氢氧化钙、氧化钙和碳酸钙进行反应，形成氟化钙，再对其它进行处理排放，造成对环境的污染。或者将混和酸直接用于钢铁行业的清洗，但由于氢氟酸的存在，使用难度加大，处理液的排放也存在着对环境污染的问题。
据相关报道，将含有氢氟酸的混合酸与氢氧化钙反应，生产氟化钙，将制取氟化钙进行干燥，作为制取氟化氢的原料，但实际上，由于制备出氟化钙颗粒小，难以分离与洗涤，存在许多杂质，难以用于生产氟化氢的原料。因此有研究对此工艺进行改进，使用氯化钙与之反应，控制反应条件，制备出易过滤的氟化钙，洗涤后，氟化钙杂质含量较少，使氟化钙能返回氟化氢的生产。但生产成本与萤石相比，无竞争优势。
氟硼酸钾是一种重要的化工原料，用途广泛，拥用很大的市场容量，氟硼酸钾的生产工艺多使用硼酸或者硼砂与氢氟酸反应生成氟硼酸，再用氢氧化钾与氟硼酸反应制得。
发明内容
针对上述问题，本发明目的在于提供一种以含有氢氟酸的混和酸制备氟硼酸钾的方法。由于使用含有氢氟酸的混和酸，使氟硼酸钾生产成本降低。混和酸中氢氟酸有效利用后，相应的其它酸得到提纯，或者制备相应钾盐溶液。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用含氢氟酸的混合酸先与硼酸反应，再利用含氟硼酸溶液与含钾化合物反应生产氟硼酸钾。
含有氢氟酸的混和酸有可能是氢氟酸和盐酸，氢氟酸和硝酸，氢氟酸和硫酸。
含钾化合物可以是氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾。
具体包括以下步骤：
1.将含有氢氟酸混和酸和硼酸按化学量(4∶1mol)，其中混合液过量2％(wt)，温度控制在40℃下，反应6h，生成含氟硼酸溶液。
反应方程式如下：
4HF+H3BO3→HBF4+3H2O
2.针对氢氟酸和盐酸的混和酸，含钾化合物选用氯化钾或者氢氧化钾。
3.将氯化钾制成溶液，再过滤去除杂质，以获得清澈的氯化钾溶液。
4.将氯化钾溶液加入氟硼酸溶液中搅拌，温度控制在40℃下，反应10h，生产氟硼酸钾。
如用氯化钾：
反应方程式如下：
HBF4+KCl→KBF4+HCl
如果用氢氧化钾：
HBF4+KOH→KBF4
HCl+KOH→KCl
5.采用真空抽滤将氟硼酸钾结晶与盐酸或者氯化钾溶液分离，稍微少量淋洗，真空干燥2h，得到氟硼酸钾产品。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
实例1
本发明的以氢氟酸与盐酸混合酸制备氟硼酸钾的方法，以氢氟酸与盐酸混合液，硼酸，氯化钾为主要原料，具体包括以下步骤：
1.将氯化钾90.7g加水273.8g制成氯化钾溶液，再过滤去除杂质，以获得清澈的氯化钾溶液。
2.将氢氟酸与盐酸混合酸(HCl：20.96％，HF：15.96％)660.07g和硼酸77.3g，放入反应釜中搅拌10h，温度控制在40℃下，生成氟硼酸溶液。
3.温度控制在40℃下，将氯化钾溶液加入氟硼酸溶液中搅拌6h。
4.采用真空抽滤将氟硼酸钾结晶与滤液分离。
5.稍微少量淋洗，得到盐酸溶液920g，浓度为22％。
6.120℃真空干燥2h，得到氟硼酸钾140g，产品纯度达到99.2％。
实例2
本发明以氢氟酸与硝酸混合酸制备氟硼酸钾的方法，以氢氟酸与硝酸混合液，硼酸，氯化钾为主要原料，具体包括以下步骤：
1.将硝酸钾90g加水200g制成硝化钾溶液，再过滤去除杂质，以获得清澈的硝化钾溶液。
2.将氢氟酸与硝酸(HNO3：20％，HF15％)500g和硼酸58g，放入反应釜中搅拌10h，温度控制在40℃下，生成氟硼酸溶液。
3.温度控制在40℃下，将硝酸钾溶液加入氟硼酸溶液搅拌6h。
4.采用真空抽滤将氟硼酸钾结晶与滤液分离。
5.稍微少量淋洗，得到盐酸溶液540g，浓度为29.8％
6.120℃真空干燥2h，得到氟硼酸钾120.9g，产品纯度达到98.7％。
实例3
本发明以氢氟酸与硫酸混合酸制备氟硼酸钾的方法，以氢氟酸与硫酸混合液，硼酸，氯化钾为主要原料，具体包括以下步骤：
1.将硫酸钾80g加水540g制成氯化钾溶液，再过滤去除杂质，以获得清澈的氯化钾溶液。
2.将氢氟酸与硝酸(H2SO4：20％，HF15％)500g和硼酸58g，放入反应釜中搅拌10h，温度控制在40℃下，生成氟硼酸溶液。
3.温度控制在40℃下，将硫酸钾溶液加入氟硼酸溶液搅拌6h。
4.采用真空抽滤将氟硼酸钾结晶与滤液分离。
5.稍微少量淋洗，得到盐酸溶液900g，浓度为16％
6.120℃真空干燥2h，得到氟硼酸钾111g，产品纯度达到98.2％。

Claims (5)

1.一种生产氟硼酸钾的方法，所述方法包括：在含有氢氟酸的混和酸中，加入硼酸，生产氟硼酸；在一定条件下，将含有氟硼酸的溶液与含钾化合物液体反应，生成氟硼酸钾固体和酸溶液或者钾盐溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混和酸为：氢氟酸和盐酸；氢氟酸和硝酸；氢氟酸与硫酸。混和酸的酸性PH低于2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，硼酸可以是固体，也可以是浓度大于8％水溶液；所述的含钾化合物液体浓度在10％-饱和浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混和酸与硼酸反应，温度控制在40℃以下；所述的将含有氟硼酸的溶液与含钾化合物液体反应，温度控制在40℃以下。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将含有氟硼酸的溶液与含钾化合物液体反应，根据混合酸的组成，其中含钾化合物液体可以是氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾。
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