CN106477598A - 一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统和方法，包括低位槽、高位槽和真空转鼓过滤机，二氧化硅母液通过管道依次在低位槽、高位槽和真空转鼓过滤机中循环流动，所述低位槽和真空转鼓过滤机之间还通过母液明沟连通，二氧化硅母液处于循环流动中，氟化钠在循环流动中沉降，结晶，从整个循环流动系统中分离，二氧化硅母液中的二氧化硅在经过真空转鼓过滤机后成为滤渣，被分离出整个循环系统；本发明经过真空转鼓过滤机强制过滤，二氧化硅母液循环流动，使得可处理的二氧化硅母液的量和速度都加快，可进行连续分离，提高了经济效益；本发明最大程度的降低成品母液罐内液体的二氧化硅的含量，降低至0.01mg/L，提高产品的质量。

Description

一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统和方法

技术领域

本发明属于一种化工技术领域的分离装置，具体是涉及到一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统和方法。

背景技术

纯碱法生产氟化钠晶体的生产工艺具有原料易得，工艺流程短，投资少，上马快，不产生“三废”，对设备的腐蚀小等特点，但是产物氟化钠和二氧化硅会发生共沉淀现象，实现氟化钠晶体和二氧化硅的分离难度很大，这就影响了该工艺的推广。

目前纯碱法生产氟化钠中所采用的氟化钠与二氧化硅的主要分离方法，包括固液分离装置法、硅胶新型分离器法、双锥分离器法及两步沉降法。

反应产物NaF晶体密度大、粒子粗，二氧化硅密度小、粒子细。固液分离装置法是根据氟化钠和二氧化硅在母液中的沉降速度差异、沉至底部形成的堆积的先后顺序来达到分离目的。该工艺简单可行，能耗低，原料价格便宜，没有污染，反应条件温和，能极大降低工业生产成本，但是工业化连续生产还存在很多问题，主要表现在：1、操作生产的工艺条件很苛刻，难以控制，稍有不慎，层与层之间界限就不明显。2、该方法是根据氟化钠和二氧化硅两者的密度不同，所以沉降速度不同，氟化钠率先沉至底部，而后二氧化硅堆积其上，但是在重力场中，大颗粒在沉降过程中难以碰到较小速度沉降的小颗粒，由于颗粒表面粗糙且表面能大，粒度大小不同的颗粒往往大量包裹成团，两者混杂形成“微团”，从而发生共沉淀现象。3、试验结果受实验者主观因素影响较大，氟化钠沉淀层和二氧化硅悬浮液分界线不明显，分界线的判断取决于观察角度，效果不好。

如图1所示，现有技术采取的分离系统包括：低位槽1、沉降池A 2、沉降池B 3、输送泵4、离心机5和成品母液罐6。含有二氧化硅和氟化钠的母液从低位槽1泵入沉降池A 2、沉降池B 3进行交替沉降，沉降完全后将上清液泵入成品母液罐6，然后继续往沉降池A 2、沉降池B 3中泵入新的待处理的母液进行沉降，重复上述操作，再将沉降池A 2、沉降池B 3中的二氧化硅和氟化钠进行制浆，通过输送泵4送入离心机5中脱水，得到二氧化硅副产品。本方法不能很好的分离二氧化硅和氟化钠，导致产品质量较差。

一步法制备氟化钠和二氧化硅的实验研究，《南阳理工学院学报》，2009，第6期:41-45中报道了一种如何利用氟化钠和二氧化硅两者之间的沉降速度差来达到分离目的，其设计了一种双锥分级器，实现氟化钠和二氧化硅的一次分离，但是由于分子运动，以及不同颗粒大小的氟化钠和二氧化硅的沉降速度不同，导致很难达到理想的分离效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统和方法，所述系统能进行连续分离，分离速度快，成品母液中二氧化硅的含量降低至0.01mg/L。

本发明的内容包括低位槽、高位槽和真空转鼓过滤机，二氧化硅母液通过管道依次在低位槽、高位槽和真空转鼓过滤机中循环流动，所述低位槽和真空转鼓过滤机之间还通过母液明沟连通。

所述真空转鼓过滤机连通有真空罐，真空罐连通成品母液罐和真空泵。

所述高位槽连通有输送泵，高位槽内的二氧化硅母液经过输送泵后再循环流入高位槽内。

本发明还提供一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的方法，步骤为：将二氧化硅母液从低位槽泵入高位槽，二氧化硅母液在高位槽中沉降，将高位槽的二氧化硅母液加入真空转鼓过滤机进行固液分离，固液分离后的滤液通过管道和母液明沟进入低位槽，收集母液明沟中结晶的氟化钠产品，收集固液分离后的固体二氧化硅。

所述高位槽中的二氧化硅母液经过输送泵抽取后，形成上升液流，初步进行氟化钠和二氧化硅的分离。

本发明将真空转鼓过滤机中的其他母液泵入真空罐，再将真空罐中的产品流入成品母液罐。

本发明所处理的二氧化硅母液是氟化钠生产过程中所产生的母液，他是一种较高温度下，富含氟化钠晶体、二氧化硅的氟化钠饱和溶液，溶液中还包括有纯碱、氟硅酸钠等成分。在处理过程中，随着温度的下降，饱和溶液仍然会析出一部分氟化钠晶体，本专利不仅回收了原来二氧化硅母液中残留的氟化钠晶体，同时可以回收运行过程中析出的结晶体。

本发明包括低位槽、高位槽和真空转鼓过滤机，作为一个动态分离装置。通过输送泵提供动能，确保在高位槽中氟化钠沉降而二氧化硅不沉降；没有沉降的少量氟化钠在真空转鼓过滤机中进一步沉降；为获得二氧化硅的不沉降，在高位槽与真空转鼓过滤机中通过阀门调节流量，过量的母液溢流至低位槽，再通过输送泵返回至高位槽。含有氟化钠的二氧化硅母液通过真空转鼓过滤机的海底阀，经过母液明沟停留在母液明沟中，其液相同样从母液明沟流入低位槽，达到氟化钠收集目的。

本系统是一种先沉降氟化钠，再进行二氧化硅脱水的连续运行装置。由真空转鼓过滤机、真空罐、水环真空泵、成品母液罐构成一个连续固液分离系统。固相部分二氧化硅在真空转鼓过滤机上形成吸附层，通过设备的自带刀片在转鼓的旋转下被分离，液相则在真空状态下流入真空罐，通过时间继电器与电磁阀的控制，解除真空罐底部负压，母液通过单向阀流入成品母液罐。

本发明使用输送泵作为调节氟化钠与二氧化硅沉降速度的关键部件，能起到极好的固固分离效果。

作为进一步防止二氧化硅的沉降，通过增大真空转鼓过滤机的进料流量，让一部分过量处理液通过溢流进入低位槽，提高被处理液的流动性从而达到防止二氧化硅在处理时的沉降。

为了防止真空转鼓过滤机的底部沉降，特设真空转鼓过滤机与低位槽之间的母液明沟，正常运行时，沉降物料会及时从海底阀流出，其中大部分是氟化钠，氟化钠会在母液明沟中沉降富集。

本发明的有益效果是，本发明的二氧化硅母液处于循环流动中，氟化钠在循环流动中沉降，结晶，从整个循环流动系统中分离，母液中的二氧化硅在经过真空转鼓过滤机后成为滤渣，被分离出整个循环系统，氟化钠和二氧化硅不断被分离出循环系统，在低位槽中补充加入母液，继续进行循环。本发明经过真空转鼓过滤机强制过滤，母液循环流动，使得可处理的母液的量和速度都加快，可进行连续分离，提高了经济效益。本发明不仅仅通过利用氟化钠和二氧化硅之间沉降速度的不同来达到分离目的，而且在分离出二氧化硅后，利用饱和氟化钠溶液在温度的变化下氟化钠结晶来从母液中分离出氟化钠，最大程度的降低成品母液罐内液体二氧化硅的含量，降低至0.01mg/L，大大提高了产品的质量。

附图说明

图1为现有技术的分离氟化钠和二氧化硅的系统的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

在图中，1低位槽、2沉降池A、3沉降池B、4输送泵、5离心机、6成品母液罐、7高位槽、8真空转鼓过滤机、9真空罐、10真空泵、11母液明沟。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，本发明包括低位槽1、高位槽7和真空转鼓过滤机8，二氧化硅母液通过管道依次在低位槽1、高位槽7和真空转鼓过滤机8中循环流动，所述低位槽1和真空转鼓过滤机8之间还通过母液明沟11连通。

所述真空转鼓过滤机8还连通有真空罐9，真空罐9分别连通成品母液罐6和真空泵10。

所述高位槽7连通有输送泵4，高位槽7内的二氧化硅母液经过输送泵4后再循环流入高位槽7内。

实施例2

本发明还提供一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的方法，步骤为：将二氧化硅母液从低位槽1泵入高位槽7，母液在高位槽7中沉降，将高位槽7的母液加入真空转鼓过滤机8进行固液分离，固液分离后的滤液通过管道和母液明沟11进入低位槽1，收集母液明沟11中结晶的氟化钠产品，收集固液分离后的固体二氧化硅。

所述高位槽7中的二氧化硅母液经过输送泵4抽取后，形成上升液流，初步进行氟化钠和二氧化硅的分离。

本发明将真空转鼓过滤机8中的其他母液泵入真空罐10，再将真空罐10中的产品放入成品母液罐6。

本发明是一种循环流动的系统，因此可以操作更大流量、更大流速的母液，克服了现有生产模式下二氧化硅沉积后流动性差，难以处理的问题。

本发明的固液分离后的滤液通过母液明沟11流入低位槽1，其中的氟化钠由于流速慢，会在母液明沟11中沉降，保证了真空转鼓过滤机8不产生积料现象。

本发明的高位槽7内的二氧化硅母液连通有输送泵4，输送泵4抽取高位槽7内的液体，使高位槽7内液体形成上升液流，由于氟化钠的平均沉降速度为75cm/min，二氧化硅为3.5cm/min。因此，在输送泵4作用下，使液流上升速度保持在两者之间，可以保证二氧化硅不沉降，而氟化钠能够在高位槽7得到有效沉降，这样可以最大限度地分离好二氧化硅和氟化钠。

由于二氧化硅母液中成分是饱和的氟化钠溶液，随着温度的降低，饱和的氟化钠溶液在有晶种的作用下，得到更好地析出，从而降低了二氧化硅带走的母液中的氟化钠。

本发明从母液明沟11中回收氟化钠，劳动投入少，操作简单。

目前成品母液中二氧化硅含量由原来的5-10mg/L降到了目前的0.01mg/L，保证了前道工序所使用母液的品质。

Claims (6)

1.一种从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统，其特征是，包括低位槽（1）、高位槽（7）和真空转鼓过滤机（8），二氧化硅母液通过管道依次在低位槽（1）、高位槽（7）和真空转鼓过滤机（8）中循环流动，所述低位槽（1）和真空转鼓过滤机（8）之间还通过母液明沟（11）连通。

2.如权利要求1所述的从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统，其特征是，所述真空转鼓过滤机（8）连通有真空罐（9），真空罐（9）连通成品母液罐（6）和真空泵（10）。

3.如权利要求1所述的从二氧化硅母液中提取氟化钠的系统，其特征是，所述高位槽（7）连通有输送泵（4），高位槽（7）内的二氧化硅母液经过输送泵（4）后再循环流入高位槽（7）内。

4.一种如权利要求1、2或3所述的从二氧化硅母液中提取氟化钠的方法，其特征是，步骤为：将二氧化硅母液从低位槽（1）泵入高位槽（7），二氧化硅母液在高位槽（7）中沉降，将高位槽（7）的二氧化硅母液加入真空转鼓过滤机（8）进行固液分离，固液分离后的滤液通过管道和母液明沟（11）进入低位槽（1），收集母液明沟（11）中结晶的氟化钠产品，收集固液分离后的固体二氧化硅。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述高位槽（7）中的二氧化硅母液经过输送泵（4）抽取后，形成上升液流，初步进行氟化钠和二氧化硅的分离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是，将真空转鼓过滤机（8）中的其他母液泵入真空罐（10），再将真空罐（10）中的产品流入成品母液罐（6）。