CN105174269A - 一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，通过将氢氟酸与钛矿反应得到氟钛酸铁浸出料浆，液固分离得到澄清的氟钛酸铁浸出液，然后加入含钾液体冷却结晶，液固分离得到氟硅酸钾固体和精制氟钛酸铁浸出液；将精制氟钛酸铁浸出液与含钾液体反应得到氟钛酸钾料浆，液固分离得到氟钛酸钾固体和氟钛酸钾母液，一部分氟钛酸钾母液用于溶解氯化钾制备含钾液体，另一部分加入氟硅酸反应回收氟硅酸钾，回收氟硅酸钾后的二次母液用于聚合氯化铁的原料。本发明可以回收利用氟钛酸钾生产过程废水和废渣中氟、硅和钾等有用元素。

Description

一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺
技术领域
本发明涉及一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺。
背景技术
氟钛酸钾主要用于制造铝、钛、硼合金中的添加剂，用于铝加工和轻金属溶炼中，以及在PP合作催化剂等方面。氟钛酸钾是制造军工、民用铝材非常重要的原材料。
现有技术中，氟钛酸钾产生过程中，产生的废水和废渣中含氟、硅和钾，随着废水及废渣被处理，造成氟、硅和钾等有用元素浪费。
氟硅酸钾主要用于木材防腐、陶瓷制造以及铝和镁的冶炼、农业的杀虫剂，也用于光学玻璃制造、合成云母及瓷釉制造等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，以回收利用氟钛酸钾生产过程废水和废渣中氟、硅和钾等有用元素。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，包括以下步骤：
一，在浸出槽里加入定量的氢氟酸，搅拌，加入理论量的钛矿nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3，密闭反应1.0-5.0小时，得到氟钛酸铁料浆；
二，将步骤一浸出的料浆沉降除杂3-5小时得到氟钛酸铁清液备用，温度保持60-90℃；
三，将氟钛酸铁清液加入含氟硅酸理论计算量过量1-2％的钾液，搅拌10min以上，然后冷却至35-40℃，然后搅拌5-10min液固分离得到氟硅酸钾粗品和精制氟钛酸铁清液；
四，将氟钛酸铁清液加入合成槽搅拌，30-60min内加入过量的钾液，控制反应液相含氯化钾25-45g/l,继续反应20-30min.氟钛酸钾结晶；
五，将步骤四得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，氟钛酸钾母液进入储存系统，氟钛酸钾湿品干燥后得到氟钛酸钾成品；
六，氟钛酸钾母液一部分进入氯化钾溶解循环利用，一部分进入氟硅酸钾生产系统进行下一步处理；
七，将步骤三得到的氟硅酸钾粗品先加入氟硅酸钾合成槽作为晶种，将氟钛酸钾母液和重量百分比为5-55％的氟硅酸按理论配比均匀加入氟硅酸钾合成槽反应，得到氟硅酸钾料浆；
八，将氟硅酸钾料浆液固分离，氟硅酸钾固体洗涤干燥得到氟硅酸钾产品。
进一步，氟钛酸钾母液中含氯化钾25-45g/l,步骤三及步骤四中所述的钾液由氯化钾用氟钛酸钾母液溶解而成。
进一步，钛矿含Ti25-37％，含SiO2≤3.0％；氢氟酸含HF15-40％，含H2SiF60-15％；氯化钾含K2O40-62％；氟硅酸含H2SiF65-55％。
进一步，使用粗制的氟硅酸钾作为晶种合成氟硅酸钾。
本发明通过将氢氟酸与钛矿反应得到氟钛酸铁浸出料浆，液固分离得到澄清的氟钛酸铁浸出液，然后加入含钾液体冷却结晶，液固分离得到氟硅酸钾固体和精制氟钛酸铁浸出液；将精制氟钛酸铁浸出液与含钾液体反应得到氟钛酸钾料浆，液固分离得到氟钛酸钾固体和氟钛酸钾母液，一部分氟钛酸钾母液用于溶解氯化钾制备含钾液体，另一部分加入氟硅酸反应回收氟硅酸钾，回收氟硅酸钾后的二次母液用于聚合氯化铁的原料。
本发明将氟钛酸钾母液溶解氯化钾，氟钛酸钾母液中氟、钛元素因同离子效应沉淀完全，减少了母液损失，提高了氟、钛和钾而节约了成本；浸出液澄清分离钛矿反应渣后清液与氯化钾反应，浸出过程氢氟酸与钛矿中的二氧化硅反应产生的氟硅酸回收得到氟硅酸钾粗品，用于回收母液中的钾过程中的晶种，氟和钾都得到了回收利用；母液与氟硅酸同时按理论配比均匀加入反应，使氟硅酸钾晶体粗大提升产品价值。
本发明涉及的反应式为：
nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3+(9n+6m)HF→mFeTiF6+nFe2(TiF6)6+(9/2n+3m)H2O
Fe2(TiF6)3+6KCl→3K2TiF6+2FeCl3
FeTiF6+2KCl→K2TiF6+FeCl2
SiO2+6HF→H2SiF6
H2SiF6+KCl→K2SiF6+2HCl
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做详细描述。
实施例一
一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，包括以下步骤：
一，先在浸出槽里加入4600kg氢氟酸，开启搅拌，将1460Kg的钛矿加入，密闭继续反应2小时。其中，钛矿为nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3，含Ti29.3％，含SiO21.2％；氢氟酸含HF35.2％，含H2SiF60.7％。
二，将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂3h得到氟钛酸铁清液备用，温度大约85℃。
三，将1550kg氯化钾与氟钛酸钾母液12.5m3溶解澄清备用，澄清液含氯化钾42g/l。其中，氯化钾含K2O61.8％。
四，将步骤二得到的氟钛酸铁清液加入步骤三的0.4m3钾液，搅拌20min，澄清冷却20h，液固分离得到氟硅酸钾粗品90.2kg，含水分4.2％和精制氟钛酸铁清液，温度36℃。
五，将步骤四氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用40min加入步骤三的钾液，继续反应20min，温度29℃。
六，将步骤五得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，氟钛酸钾湿品干燥后得到1996Kg氟钛酸钾成品；废水进入下步处理。
七，取步骤六废水4.5m3，其余用于下次溶解氯化钾用，将步骤四得到的氟硅酸钾作为晶种与1100kg氟硅酸反应得到氟硅酸钾料浆，液固分离洗涤，固体干燥得到345.2kg氟硅酸钾产品。其中，氟硅酸含H2SiF630.5％。
分析结果：氟钛酸钾主含量98.3％；Si0.12％，氟硅酸钾主含量97.6％，HF总收率89.1％，钛收率93.3％，钾总收率96.6％。
实施例二
一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，包括以下步骤：
一，先在浸出槽里加入3300kg氢氟酸，开启搅拌，将1460Kg的钛矿加入，密闭继续反应1.5小时。其中，钛矿为nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3，含Ti29.3％，含SiO21.2％；氢氟酸含HF35.2％，含H2SiF60.7％。
二，将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂5h得到氟钛酸铁清液备用，温度大约85℃。
三，将1425kg氯化钾与氟钛酸钾母液11.5m3溶解澄清备用，澄清液含氯化钾43g/l。其中，氯化钾含K2O61.8％。
四，将步骤二得到的氟钛酸铁清液加入步骤三的0.4m3钾液，搅拌10min，澄清冷却20h，液固分离得到氟硅酸钾粗品91.0kg，含水分4.5％和精制氟钛酸铁清液，温度34℃。
五，将步骤四氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用60min加入步骤三的钾液，继续反应20min，温度27℃。
六，将步骤五得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，氟钛酸钾湿品干燥后得到2006Kg氟钛酸钾成品；废水进入下步处理。
七，取步骤六废水3.2m3，其余用于下次溶解氯化钾用，将步骤四得到的氟硅酸钾作为晶种与400kg氟硅酸反应得到氟硅酸钾料浆，液固分离洗涤，固体干燥得到271.8kg氟硅酸钾产品。其中，氟硅酸含H2SiF630.5％。
分析结果：氟钛酸钾主含量98.1％；Si0.12％，氟硅酸钾主含量98.2％，HF总收率90.1％，钛收率93.5％，钾总收率97.5％。
实施例三
一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，包括以下步骤：
一，先在浸出槽里加入4600kg氢氟酸，开启搅拌，将1460Kg的钛矿加入，密闭继续反应5小时。其中，钛矿为nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3，含Ti29.3％，含SiO21.2％；氢氟酸含HF25.3％，含H2SiF60.5％。
二，将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂5h得到氟钛酸铁清液备用，温度大约78℃。
三，将1550kg氯化钾与氟钛酸钾母液12.5m3溶解澄清备用，澄清液含氯化钾40g/l。其中，氯化钾含K2O60.8％。
四，将步骤二得到的氟钛酸铁清液加入步骤三的0.4m3钾液，搅拌20min，澄清冷却10h，液固分离得到氟硅酸钾粗品88.7kg，含水分3.6％和精制氟钛酸铁清液，温度39℃。
五，将步骤四氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用40min加入步骤三的钾液，继续反应20min，温度31℃。
六，将步骤五得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，氟钛酸钾湿品干燥后得到1992Kg氟钛酸钾成品；废水进入下步处理。
七，取步骤六废水4.5m3，其余用于下次溶解氯化钾用，将步骤四得到的氟硅酸钾作为晶种与380kg氟硅酸反应得到氟硅酸钾料浆，液固分离洗涤，固体干燥得到345.9kg氟硅酸钾产品。其中，氟硅酸含H2SiF645.1％。
分析结果：氟钛酸钾主含量98.1％；Si0.15％，氟硅酸钾主含量98.2％，HF总收率89.0％，钛收率93.1％，钾总收率97.7％。
本申请涉及的百分含量均为重量百分含量。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案的限制，凡依本案的关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
一，在浸出槽里加入定量的氢氟酸，搅拌，加入理论量的钛矿nFe2O3.mFeO.(3/2n+m)TiO3，密闭反应1.0-5.0小时，得到氟钛酸铁料浆；
二，将步骤一浸出的料浆沉降除杂3-5小时得到氟钛酸铁清液备用，温度保持60-90℃；
三，将氟钛酸铁清液加入含氟硅酸理论计算量过量1-2％的钾液，搅拌10min以上，然后冷却至35-40℃，然后搅拌5-10min液固分离得到氟硅酸钾粗品和精制氟钛酸铁清液；
四，将氟钛酸铁清液加入合成槽搅拌，30-60min内加入过量的钾液，控制反应液相含氯化钾25-45g/l,继续反应20-30min.氟钛酸钾结晶；
五，将步骤四得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，氟钛酸钾母液进入储存系统，氟钛酸钾湿品干燥后得到氟钛酸钾成品；
六，氟钛酸钾母液一部分进入氯化钾溶解循环利用，一部分进入氟硅酸钾生产系统进行下一步处理；
七，将步骤三得到的氟硅酸钾粗品先加入氟硅酸钾合成槽作为晶种，将氟钛酸钾母液和重量百分比为5-55％的氟硅酸按理论配比均匀加入氟硅酸钾合成槽反应，得到氟硅酸钾料浆；
八，将氟硅酸钾料浆液固分离，氟硅酸钾固体洗涤干燥得到氟硅酸钾产品。
2.如权利要求1所述的一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，其特征在于，氟钛酸钾母液中含氯化钾25-45g/l,步骤三及步骤四中所述的钾液由氯化钾用氟钛酸钾母液溶解而成。
3.如权利要求1所述的一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，其特征在于，钛矿含Ti25-37％，含SiO2≤3.0％；氢氟酸含HF15-40％，含H2SiF60-15％；氯化钾含K2O40-62％；氟硅酸含H2SiF65-55％。
4.如权利要求1所述的一种氟钛酸钾生产过程中回收氟硅酸钾的工艺，其特征在于，使用粗制的氟硅酸钾作为晶种合成氟硅酸钾。
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