CN103601217A - 一种氟化钠生产工艺及氟化钠母液回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氟化钠生产工艺及氟化钠母液回收工艺。本发明氟化钠生产工艺利用氟硅酸钠废渣为原料，同时对传统工艺进行改进，在常压下反应不足1小时即可得到氟化钠。不仅回收利用了氟硅酸钠废渣，节约了能源，降低了生产成本；同时由于常压下合成，且反应时间短，因此更适于工业化生产的进行，节约了电、煤等能源消耗。本发明氟化钠母液回收工艺利用碳酸氢铵法回收氟化钠母液，Na2SiO3经过转化得到白炭黑产品；母液中的NaOH能够转化成Na2CO3，可以用作冰晶石生产的纯碱溶解液。因此完全实现母液的回收利用，不做任何浪费。

Description

一种氟化钠生产工艺及氟化钠母液回收工艺
技术领域
本发明涉及一种氟化钠生产工艺及氟化钠母液回收工艺，属于化工技术领域。
背景技术
氟化钠是一种重要的氟化盐，是制造其他氟化物的原料。氟化钠具有广泛的用途：主要用于机械刀片和刨刀的镶钢以增强焊接强度；其次用作木材防腐剂、酿造业杀菌剂，农业杀虫剂(须染上蓝色)、医用防腐剂、焊接助熔剂、饮水的氟处理剂；还用于其他氟化物和酪蛋白胶、氟化钠牙膏的生产，以及黏结剂、造纸和冶金行业；在元素氟生产中，用于除去微量氟化氢。此外，还用于搪瓷和制药等工业。
传统氟化钠生产方法是：99%的氟硅酸钠和过量5-8%的纯碱在pH值为8-9，温度为84-95℃，压力为0.15MPa的条件下反应160-180分钟制得氟化钠。该工艺需要高温高压，损耗大，危险性大。同时以纯度较高的氟硅酸钠为原料，成本较高。
生产冰晶石所产生的氟硅酸钠废渣，其主要成分及含量为：水50%、氟硅酸钠18-25%、氟化氢18-25%、氟化钠7-9%、硫酸钙0.1-0.5%、氟化钙0.1-0.5%。氟硅酸钠含量低，经水洗干燥后纯度也只有70%左右。由于杂质多，含氢氟酸量高，难以回收利用。同时由于该废渣的污染性强，因此有待进一步处理。
发明内容
本发明的一个目的是，提供了一种氟化钠生产工艺，该工艺利用氟硅酸钠废渣为原料，同时对传统工艺进行改进，在常压下反应不足1小时即可得到氟化钠。不仅回收利用了氟硅酸钠废渣，节约了能源，降低了生产成本；同时由于常压下合成，且反应时间短，因此更适于工业化生产的进行，节约了电、煤等能源消耗。
实现上述目的所采取的技术方案是：一种氟化钠生产工艺，其特征是，
（1）将氟硅酸钠废渣加水稀释成流动性的料浆后打入废渣高位槽；
（2）在合成槽内加入水，将氢氧化钠加入合成槽内溶解，配制成浓度为15-30wt%（优选20wt%）的氢氧化钠溶液，通入蒸汽将氢氧化钠溶液加热至95-100℃；
（3）打开废渣高位槽阀门将氟硅酸钠废渣加入合成槽内与氢氧化钠溶液反应合成氟化钠；控制氟硅酸钠废渣的加料速度，使合成槽内料液的pH在15分钟内降至8，然后立即停止加入氟硅酸钠废渣；
（4）然后料浆内再投入氢氧化钠，使料浆pH值升至≥10，然后95-100℃保温25-35分钟后，最后将析出的氟化钠晶体过滤、干燥后得到氟化钠，氟化钠母液用于进一步生产白炭黑。主要的反应方程式为：
Na2SiF6+6NaOH=6NaF+Na2SiO3+3H2O
NaOH+HF= NaF+H2O
上述氟硅酸钠废渣为生产冰晶石过程中所产生的废渣，其主要成分及质量百分含量为：水50%、氟硅酸钠18-25%、氟化氢18-25%、氟化钠7-9%、硫酸钙0.1-0.5%、氟化钙0.1-0.5%。
上述氟化钠母液由于含硅量高，去其他污水混合后很容易造成管道堵塞，给生产及环保带来很大困难。当上述步骤（1）加3倍水时，通过化验可知氟化钠母液中氢氧化钠含量为5%左右，Na2SiO3（以二氧化硅计）含量为4%左右。
本发明的另一个目的是：提供氟化钠母液回收工艺。本发明利用碳酸氢铵法回收氟化钠母液，Na2SiO3经过转化得到白炭黑产品；母液中的NaOH能够转化成Na2CO3，可以用作冰晶石生产的纯碱溶解液。因此完全实现母液的回收利用，不做任何浪费。
实现上述目的所采取的技术方案是：一种氟化钠母液回收工艺，其特征是，
（1）将氟化钠母液打入母液回收槽，将碳酸氢铵饱和溶液缓缓滴加入母液回收槽内，料液温度要保持在60-70℃；所述碳酸氢铵与母液中NaOH的摩尔比为1.5-1.6：1；
（2）碳酸氢铵加完后，要静置至少1小时后过滤；过滤后用热水冲洗，PH值达到≦8时停止冲洗，得到白炭黑湿料，烘干后得到含量为90%以上的白炭黑产品，滤液可以用作冰晶石生产的纯碱溶解液。
NH4HCO3+2NaOH= Na2CO3+NH3↑+2H2O
NH4HCO3+Na2SiO3=NH3↑+Na2CO3+SiO2·H2O↓
本发明的有益效果是：该氟化钠生产工艺不仅回收利用了氟硅酸钠废渣，节约了能源，降低了生产成本；同时由于常压下合成，且反应时间短，因此更适于工业化生产的进行，节约了电、煤等能源消耗。后处理过程中母液中的NaOH能够转化成Na2CO3完全回收利用，SiO2也可以得到白炭黑产品，不做任何浪费。
具体实施方式
实施例1：
本实施例所采用的氟硅酸钠废渣化学成分为：氟硅酸钠21%、氟化钠8.4%、氟化氢21%、水50%、硫酸钙0.3%、氟化钙0.3%。
（1）将氟硅酸钠废渣加入其质量3倍的水稀释成流动性的料浆后打入废渣高位槽；
（2）在合成槽内加入水，将氢氧化钠加入合成槽内溶解，配制成浓度为20wt%的氢氧化钠溶液，通入蒸汽将氢氧化钠溶液加热至95℃；
（3）打开废渣高位槽阀门将氟硅酸钠废渣加入合成槽内与氢氧化钠溶液反应合成氟化钠；控制氟硅酸钠废渣的加料速度，使合成槽内料液的pH在15分钟内降至8，然后立即停止加入氟硅酸钠废渣；
（4）然后料浆内再投入氢氧化钠，使料浆pH值升至10，然后95℃保温30分钟，最后将析出的氟化钠晶体过滤、干燥后得到氟化钠；所得氟化钠NaF≧95%、SiO2≦1%。氟化钠母液用于进一步生产白炭黑。
（5）将氟化钠母液打入母液回收槽，将碳酸氢铵饱和溶液缓缓滴加入母液回收槽内，料液温度要保持在60-70℃；所述碳酸氢铵与NaOH的摩尔比为1.5：1；
（6）碳酸氢铵加完后，静置1.5小时后过滤；过滤后用热水冲洗，PH值达到≦8时停止冲洗，得到白炭黑湿料，烘干后得到含量为90%以上的白炭黑产品。白炭黑滤液可以用于冰晶石生产的纯碱溶解液。
消耗：电80度/吨，块煤0.3吨/吨，氢氧化钠0.95吨/吨，碳酸氢铵0.3吨/吨。
产出：二氧化硅0.23吨/吨，节约：氧化钙1.1吨/吨（如果氟硅酸钠废渣不经过回收就要用氧化钙中和处理）。
价格：电0.8元/度、块煤700元/吨、氢氧化钠2200元/吨、碳酸氢铵1200元/吨、二氧化硅（白炭黑）38000元/吨、氧化钙450元/吨、氟化钠5000元/吨。
得到产品及节约：氟化钠5000元+白炭黑38000×0.23+氧化钙450×1.1=14235元。
消耗费用：电0.8×80+块煤700×0.3+氢氧化钠2200×0.95+碳酸氢铵1200×0.3=2724元，
每生产一吨氟化钠得到经济效益为14235-2724=11511元，经济效益相当可观。
实施例2：
本实施例所采用的氟硅酸钠废渣化学成分为：氟硅酸钠21%、氟化钠8.4%、氟化氢21%、水50%、硫酸钙0.3%、氟化钙0.3%。
（1）将氟硅酸钠废渣加入其质量2倍的水稀释成流动性的料浆后打入废渣高位槽；
（2）在合成槽内加入水，将氢氧化钠加入合成槽内溶解，配制成浓度为20wt%的氢氧化钠溶液，通入蒸汽将氢氧化钠溶液加热至96℃；
（3）打开废渣高位槽阀门将氟硅酸钠废渣加入合成槽内与氢氧化钠溶液反应合成氟化钠；控制氟硅酸钠废渣的加料速度，使合成槽内料液的pH在15分钟内降至8，然后立即停止加入氟硅酸钠废渣；
（4）然后料浆内再投入氢氧化钠，使料浆pH值升至10，然后96℃保温35分钟，最后将析出的氟化钠晶体过滤、干燥后得到氟化钠；所得氟化钠NaF≧95%、SiO2≦1%。氟化钠母液用于进一步生产白炭黑。
（5）将氟化钠母液打入母液回收槽，将碳酸氢铵饱和溶液缓缓滴加入母液回收槽内，料液温度要保持在62-70℃；所述碳酸氢铵与NaOH的摩尔比为1.55：1；
（6）碳酸氢铵加完后，静置1.5小时后过滤；过滤后用热水冲洗，PH值达到≦8时停止冲洗，得到白炭黑湿料，烘干后得到含量为90%以上的白炭黑产品。白炭黑滤液可以用于冰晶石生产的纯碱溶解液。

Claims (4)

1.一种氟化钠生产工艺，其特征是，
（1）将氟硅酸钠废渣加水稀释成流动性的料浆后打入废渣高位槽；
（2）在合成槽内加入水，将氢氧化钠加入合成槽内溶解，配制成浓度为15-30 wt%的氢氧化钠溶液，通入蒸汽将氢氧化钠溶液加热至95-100℃；
（3）打开废渣高位槽阀门将氟硅酸钠废渣加入合成槽内与氢氧化钠溶液反应合成氟化钠；控制氟硅酸钠废渣的加料速度，使合成槽内料液的pH在15分钟内降至8，然后立即停止加入氟硅酸钠废渣；
（4）然后料浆内再投入氢氧化钠，使料浆pH值升至≥10，然后95-100℃保温25-35分钟后，最后将析出的氟化钠晶体过滤、干燥后得到氟化钠。
2.如权利要求1所述的氟化钠生产工艺，其特征是，所述步骤（2）氢氧化钠溶液的浓度为20wt%。
3.如权利要求1或2所述的氟化钠生产工艺，其特征是，所述氟硅酸钠废渣为生产冰晶石过程中所产生的废渣，其主要成分及质量百分含量为：水50%、氟硅酸钠18-25%、氟化氢18-25%、氟化钠7-9%、硫酸钙0.1-0.5%、氟化钙0.1-0.5%。
4.一种氟化钠母液回收工艺，其特征是，
（1）将权利要求1步骤（4）所产生的氟化钠母液打入母液回收槽，将碳酸氢铵饱和溶液缓缓滴加入母液回收槽内，料液温度要保持在60-70℃；所述碳酸氢铵与母液中NaOH的摩尔比为1.5-1.6：1；
（2）碳酸氢铵加完后，要静置至少1小时后过滤；过滤后用热水冲洗，PH值达到≦8时停止冲洗，得到白炭黑湿料，烘干后得到含量为90%以上的白炭黑产品，滤液用作冰晶石生产的纯碱溶解液。
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