CN107337212A - 一种氟硅酸的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氟硅酸的综合利用方法，属于氟硅酸综合利用领域，其通过依次采用在氟硅酸中加入氨水、过滤、加入饱和氯化钠溶液、过滤、加入氯化钙、过滤，以及加入氨水、二氧化碳等步骤，实现了氟化钠的制备，并副产优质白炭黑、冶金级氟化钙、碳酸钠、工业氯化铵等化工原料，且实现了蒸发冷凝水的循环使用，方法还具有不产生废水和二次废物等优点。

Description

一种氟硅酸的综合利用方法
技术领域
本发明属于氟硅酸综合利用领域，具体涉及一种氟硅酸的综合利用方法，用于制备氟化钠，并副产优质白炭黑、冶金级氟化钙、碳酸钠、工业氯化铵。
背景技术
氟硅酸作为一种副产品，主要来源于磷化工和氢氟酸生产。其中，全国磷化工行业每年副产氟硅酸1500多万吨，氟化氢行业约副产氟硅酸约15万吨；而这些氟硅酸能够得到有效资源化利用的不足250万吨。
同时，目前的利用方法常通过采用添加石灰进行中和处理，产生氟化钙污泥，然后氟化钙混合污泥进入磷化工尾矿库，该方法具有如下缺点：
（1）氟化钙污泥无法得到有效处理，存在环境隐患；
（2）废水处理成本高，浪费资源。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，提出一种氟硅酸的综合利用方法，其可实现氟硅酸的资源化利用，节约水资源且不产生废水，在变废为宝的同时，不污染环境。
所述的一种氟硅酸的综合利用方法，方法包括以下步骤：
1、将氟硅酸升温至40℃~70℃后，在搅拌转速35r/min~100 r/min下加入23%的氨水，反应后生成氟化氨溶液和白炭黑沉淀（SiO2），经过过滤得白炭黑，白炭黑经洗涤、烘干后包装外售，反应过程如下：
H2SiF6 + 6NH3 + 2H2O= 6NH4F +SiO2↓；
2、将除去白炭黑沉淀的氟化氨溶液与饱和氯化钠溶液在40℃~100℃之间反应，生成氯化铵和氟化钠沉淀，反应过程如下：NH4F + NaCl = NH4Cl + NaF↓，经过滤得氟化钠，氟化钠经洗涤、干燥后包装外售；
3、向除去氟化钠沉淀的氯化铵溶液中加入氯化钙，生成氟化钙沉淀和氯化钠，达到深度除氟的效果，反应过程如下：2NaF + CaCl2 = CaF2↓+ 2NaCl；反应结束后过滤，得到氟化钙固体，以及含氯化铵和氯化钠的混合溶液，氟化钙经烘干、造粒后用作冶金行业的助剂；
4、向含氯化铵和氯化钠的混合溶液中加入氨水、二氧化碳，按照侯氏制碱法工艺脱钠，得到碳酸钠固体和氯化铵溶液，反应过程如下：NaCl +NH3 +CO2 +H2O = NH4Cl +Na2CO3，碳酸钠经过干燥后包装外售；剩余溶液经过蒸发结晶干燥后得氯化铵，然后包装外售，蒸发冷凝水分别回用至氟硅酸吸收装置和氯化钠饱和溶液制备装置循环使用。
优选的，所述氟硅酸与工业铵水按照理论比1:1的比例进行混合。
所述氟硅酸和工业氨水反应终点的PH在6.5~7.5之间。
优选的，所述氟硅酸来自于磷化工副产和氢氟酸副产。
所述氟硅酸的浓度在10%~40%之间。
所述工业氨水的质量浓度为20%~25%。
优选的，氯化钠和氟化铵混合溶液在20℃和80℃之间反应，在不同的时间调整转速至45至65r/min。
有益效果：
本发明所述的一种氟硅酸的综合利用方法，可实现氟硅酸的资源化利用，具体为实现了废酸中氟、硅资源的充分利用，获得氟化钠、氟化钙、碳酸钠、氯化铵等工业原料；同时，节约水资源且不产生废水和二次废物，不污染环境。对发展经济及环境保护具有重大意义。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
取1000g氟硅酸与525g质量浓度为23%的氨水，在40℃~65℃之间反应，过滤得SiO2滤饼236g，收集滤液得1263g，其中，控制反应PH值在6.5~7.5之间。
然后升温滤液至55℃~85℃之间，加入同样温度的饱和盐水1200g进行反应，控制搅拌转速为65r/min，加料完毕继续反应20分钟后过滤，得到氟化钠滤饼338g，收集滤液得2125g。
其次，在65r/min的搅拌速度下加入105g氯化钙，得到110.57g氟化钙滤饼，收集滤液得2101g。
最后，按照侯氏制碱法工艺，通入19g二氧化碳，并加入65g质量浓度为23%的氨水，制备出56.34g碳酸钠结晶物，收集滤液2129.66g，对滤液进行蒸发浓缩结晶、过滤得到433.12g氯化铵和61.54g滤液残液，并收集蒸汽冷凝水1635g；取滤液残液61.54g和838.46g蒸发冷凝水配制饱和盐水，取400g蒸汽冷凝水用于吸收液氨，取396.54g冷凝水回用至氟硅酸吸收系统。
实施例二
取1000g氟硅酸与525g质量浓度为23%的氨水，在50℃~65℃之间反应，控制反应PH值在6.5~7.5之间，过滤得SiO2滤饼251g，收集滤液得1245g。分析滤液氟含量9.83%。
然后升温滤液至65℃~75℃之间，加入同样温度的饱和盐水1200g进行反应，控制搅拌转速为65r/min，加料完毕继续反应20分钟后过滤，得到氟化钠滤饼352g，收集滤液得2095g。分析滤液含氯化铵17.41%，氟化钠1.85%。
其次，在搅拌速度为65r/min的条件下加入111g氯化钙，得到115.03g氟化钙滤饼，收集滤液得2058g。
最后，按照侯氏制碱法工艺，通入20g二氧化碳，并加入70g质量浓度为23%的氨水，反应制备出61.46g碳酸钠结晶物，收集滤液2065g，蒸发浓缩结晶过滤得到430.42g氯化铵和65.28g滤液残液；收集蒸汽冷凝水1548g，取滤液残液65.28g和834.72g蒸发冷凝水配制饱和盐水，取400g蒸汽冷凝水用于吸收液氨，取313.28g冷凝水回用至氟硅酸吸收系统。
实施例三
取1000g氟硅酸与525g质量浓度为23%的氨水在55℃~65℃之间反应，控制反应PH值在6.5~7.5之间，过滤得SiO2滤饼245g，收集滤液得1265g。分析滤液氟含量10.62%。
然后升温滤液至65℃~70℃之间，加入同样温度的饱和盐水1200g进行反应，控制搅拌转速为65r/min，加料完毕继续反应20分钟后过滤，得到氟化钠滤饼355g，收集滤液得2087g。分析滤液含氯化铵15.84%，氟化钠1.24%。
其次，在搅拌速度为65r/min的条件下加入95g氯化钙，得到102.54g氟化钙滤饼，收集滤液得2056g。
最后，按照侯氏制碱法工艺，通入18g二氧化碳，并加入65g质量浓度为23%的氨水，反应制备出52.54g碳酸钠结晶物；收集滤液2068g，蒸发浓缩结晶、过滤，得到427.42g氯化铵和63.23g滤液残液，收集蒸汽冷凝水1575.42g；取滤液残液63.23g和836.77g蒸发冷凝水配制饱和盐水，取400g蒸汽冷凝水用于吸收液氨，取338.65g冷凝水回用至氟硅酸吸收系统。
综上所述，利用本发明所述的一种氟硅酸的综合利用方法，可实现磷化工副产的氟硅酸的资源化利用，具体为实现了废酸中氟、硅资源的充分利用，获得氟化钙、硫酸钙、碳酸钠、氯化铵等工业原料；同时，节约水资源且不产生废水和二次废物，不污染环境。对发展经济及环境保护具有重大意义。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氟硅酸的综合利用方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
1) 将氟硅酸升温至40℃~70℃后，在搅拌转速35r/min~100 r/min下加入23%的氨水，反应后生成氟化氨溶液和白炭黑沉淀（SiO2），经过过滤得白炭黑，白炭黑经洗涤、烘干后包装外售，反应过程如下： H2SiF6 + 6NH3 + 2H2O= 6NH4F +SiO2↓；
2) 将除去白炭黑沉淀的氟化氨溶液与饱和氯化钠溶液在40℃~100℃之间反应，生成氯化铵和氟化钠沉淀，反应过程如下：NH4F + NaCl = NH4Cl + NaF↓，经过滤得氟化钠，氟化钠经洗涤、干燥后包装外售；
3) 向除去氟化钠沉淀的氯化铵溶液中加入氯化钙，生成氟化钙沉淀和氯化钠，反应过程如下：2NaF + CaCl2 = CaF2↓+ 2NaCl；反应结束后过滤，得到氟化钙固体，以及含氯化铵和氯化钠的混合溶液，氟化钙经烘干、造粒后用作冶金行业的助剂；
4) 向含氯化铵和氯化钠的混合溶液中加入氨水、二氧化碳，按照侯氏制碱法工艺脱钠，得到碳酸钠固体和氯化铵溶液，反应过程如下：NaCl +NH3 +CO2 +H2O = NH4Cl +Na2CO3，碳酸钠经过干燥后包装外售；剩余溶液经过蒸发结晶干燥后得氯化铵，然后包装外售，蒸发冷凝水分别回用至氟硅酸吸收装置和氯化钠饱和溶液制备装置循环使用；
其中，所述氟硅酸和工业氨水反应终点的PH在6.5~7.5之间，所述工业氨水的质量浓度为20%~25。
2.根据权利要求1所述的一种氟硅酸的综合利用方法，其特征在于，所述氟硅酸与工业铵水按照理论比1:1的比例进行混合。
3.根据权利要求1所述的一种氟硅酸的综合利用方法，其特征在于，所述氟硅酸来自于磷化工副产和氢氟酸副产，氟硅酸的浓度在10%~40%之间。
4.根据权利要求1所述的一种氟硅酸的综合利用方法，其特征在于，所述氯化钠和氟化铵混合溶液在20℃和80℃之间反应，在不同的时间调整转速至45至65r/min。
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