CN102491369A - 一种回收氟资源生产氟化铵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括：将含氟硅渣与氟化铵在95℃～108℃的条件下溶解，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却后通入氨气至pH值为9.0-9.8，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，进入浓缩装置中进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到60%～80%；输送至冷却结晶器中，冷却结晶4h～7h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体。本发明能提高氟化铵的浓度，降低浓缩过程中的能耗；回收含氟硅渣中的氟，充分利用了磷矿伴生氟资源，降低含氟硅渣对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体来说涉及回收含氟硅渣中氟资源生产氟化铵的方法。
背景技术
在用磷矿石生产磷酸的过程中产生大量的四氟化硅气体，目前最常用的方法是用水吸收四氟化硅生成氟硅酸，再将氟硅酸生产其他产品，回收磷矿伴生氟资源。
目前回收磷矿伴生氟资源生产氟化铵的方法有：200710066136.2以氟硅酸和氨水为原料进行分步氨化反应，过滤、洗涤、干燥制得白炭黑和高浓度氟化铵母液。200610017485.0以氨水和氟硅酸或氟硅酸铵为原料，快速反应制得白炭黑晶种，以白炭黑晶种为基础，将水、氟硅酸或氟硅酸铵与氨水加入进行反应，反应终点pH控制在8-9之间，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，氟化铵溶液经浓缩、结晶、干燥，制得氟化铵产品。201010183204.5在-5～30℃，将氟硅酸和氨水同时加入反应器中；控制反应的PH值，连续反应；得到白炭黑滤饼和氟化铵滤液，白炭黑滤饼经洗涤干燥后得白炭黑成品，滤液是氟化铵溶液。
上述技术均是直接以湿法磷酸副产氟硅酸和氨水为原料，产生的滤液氟化铵浓度低，在浓缩过程中，能耗消耗高。
发明内容
本发明目的在于克服上述缺点而提供的一种能提高氟化铵的浓度，降低浓缩过程中的能耗；回收含氟硅渣中的氟，充分利用磷矿伴生氟资源，降低含氟硅渣对环境的污染的回收氟资源生产氟化铵的方法。
本发明的一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括以下步骤：
（1）制取氟化铵：将含氟质量浓度为5%～15%的硅渣与质量浓度为18%～25%氟化铵在95℃～108℃的条件下溶解，氟化铵用量为理论用量的1.3-2倍，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却至30-50℃通入氨气至pH值为9.0-9.8，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及质量浓度为16%～23%的氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；
（2）浓缩：余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，进入浓缩装置中，在-0.02MPa～-0.07MPa的压力下进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到60%～80%；
（3）结晶：将质量浓度为60～80%的氟化铵溶液输送至冷却结晶器中，冷却结晶4h～7h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；
（4）分离：氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体及氟化铵母液，氟化铵母液返回浓缩步骤中，如此循环，实现氟化铵结晶过程。
上述的一种回收氟资源生产氟化铵的方法，其中：浓缩步骤中，余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，经过换热器预热后，进入浓缩装置中。
本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明采用含氟硅渣、氨气和少量氟化铵（初始生产时用）为原料，溶解析出含氟硅渣中的游离氟及晶格氟；沉淀析出白炭黑，过滤得到氟化铵溶液，该氟化铵溶液由两部分组成，包括原料氟化铵和硅渣中的氟资源转变成的氟化铵。部分氟化铵返回系统循环使用，盈余的氟化铵经过浓缩、冷却结晶、过滤得到氟化铵晶体。本发明能提高氟化铵的浓度，降低浓缩过程中的能耗；回收含氟硅渣中的氟，充分利用了磷矿伴生氟资源，降低含氟硅渣对环境的污染，属于副产物、废弃物资源的二次利用。
具体实施方式
实施例1
一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括以下步骤：
（1）制取氟化铵：将含氟质量浓度为8%的硅渣与质量浓度为22%氟化铵在105℃的条件下溶解，氟化铵用量为理论用量的1.3倍，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却至30℃通入氨气至pH值为9.0，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及质量浓度为21%的氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；
（2）浓缩：余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，经过换热器预热，进入浓缩装置中，在-0.05MPa的压力下进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到80%；
（3）结晶：将质量浓度为80%的氟化铵溶液输送至冷却结晶器中，冷却结晶4h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；
（4）分离：氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体及氟化铵母液，氟化铵母液返回浓缩步骤中，如此循环，实现氟化铵结晶过程。
实施例2
一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括以下步骤：
（1）制取氟化铵：将含氟质量浓度为15%的硅渣与质量浓度为18%氟化铵在108℃的条件下溶解，氟化铵用量为理论用量的1.5倍，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却至50℃通入氨气至pH值为9.8，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及质量浓度为16%的氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；
（2）浓缩：余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，经过换热器预热，进入浓缩装置中，在-0.02MPa的压力下进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到60%；
（3）结晶：将质量浓度为60%的氟化铵溶液输送至冷却结晶器中，冷却结晶7h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；
（4）分离：氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体及氟化铵母液，氟化铵母液返回浓缩步骤中，如此循环，实现氟化铵结晶过程。
实施例3
一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括以下步骤：
（1）制取氟化铵：将含氟质量浓度为5%的硅渣与质量浓度为25%氟化铵在95℃的条件下溶解，氟化铵用量为理论用量的2倍，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却至40℃通入氨气至pH值为9.5，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及质量浓度为23%的氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；
（2）浓缩：余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，经过换热器预热，进入浓缩装置中，在-0.07MPa的压力下进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到70%；
（3）结晶：将质量浓度为70%的氟化铵溶液输送至冷却结晶器中，冷却结晶5h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；
（4）分离：氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体
及氟化铵母液，氟化铵母液返回浓缩步骤中，如此循环，实现氟化铵结晶过程。
本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种回收氟资源生产氟化铵的方法，包括以下步骤：
（1）制取氟化铵：将含氟质量浓度为5%～15%的硅渣与质量浓度为18%～25%氟化铵在95℃～108℃的条件下溶解反应，氟化铵用量为理论用量的1.3-2倍，得到透明的氟硅酸铵溶液经冷却至30-50℃通入氨气至pH值为9.0-9.8，沉淀析出白炭黑，过滤得到白炭黑固体及质量浓度为16%～23%的氟化铵溶液，该氟化铵溶液按与硅渣反应所需的量返回；
（2）浓缩：余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，进入浓缩装置中，在-0.02MPa～-0.07MPa的压力下进行浓缩，直到氟化铵的质量浓度达到60%～80%；
（3）结晶：将质量浓度为60～80%的氟化铵溶液输送至冷却结晶器中，冷却结晶4h～7h，析出氟化铵晶体，得到氟化铵固液混合物；
（4）分离：氟化铵固液混合物经过过滤分离，得到氟化铵晶体及氟化铵母液，氟化铵母液返回浓缩步骤中，如此循环，实现氟化铵结晶过程。
2.如权利要求1所述的一种回收氟资源生产氟化铵的方法，其中：浓缩步骤中，余下的氟化铵溶液与氟化铵结晶后的母液混合，经过换热器预热后，进入浓缩装置中。
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