CN107381578A - 脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磷化工生产资源回收利用领域,具体涉及一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法。现有利用方法流程长、设备要求高、生产成本高等问题,本发明提供一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,包括以下步骤:a、向脱氟渣中加入氟硅酸,加热进行反应;b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离,得到稠厚分离上层液和稠浆;c、对步骤b所得的稠浆进行过滤,得到滤液和滤饼,滤饼经洗涤、烘干和筛分,得到氟硅酸钠。本发明有效利用了副产物脱氟渣制备氟硅酸钠,操作简单,流程短,能耗低,无废液、废气和废渣产生,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于磷化工生产资源回收利用领域,具体涉及一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法。
背景技术
饲料级磷酸盐对氟指标的要求较高,因此,在生产饲料级磷酸盐时,使用的磷酸需在使用前进行脱氟处理。脱氟渣是对磷酸脱氟后产生的工业副产物,其主要成分为氟硅酸钠,还含有CaSO4和游离酸等杂质,干基脱氟渣中的氟硅酸钠含量小于85%,不能满足GB23936-2009国家标准对氟硅酸钠质量指标的要求,若不经提纯处理,利用存在较大局限性,造成氟硅酸钠的浪费。
氟硅酸钠用途广泛,主要用于建筑、建材行业、搪瓷助溶剂、玻璃乳白剂、木材防腐剂、工业洗涤剂等,另外氟硅酸钠在制药和饮用水领域也应用广泛。此外,氟硅酸钠也是二氧化硅、人造冰晶石、氟化钠、氟化铵的生产原料。
现有生产的氟硅酸钠主要来自磷化工企业,主要由湿法磷酸生产线尾气吸收产生的氟硅酸与钠盐反应后,经过滤、洗涤和干燥,得到氟硅酸钠产品。
专利CN104386711A对磷酸化学脱氟渣的利用有报道,该专利公开了一种采用脱氟渣与Na2CO3反应制备氟化钠的方法。这种方法虽然能利用脱氟渣,但氟化钠毒性大,安全生产控制条件要求高,并且副产物SiO2中含大量的氟化钠,利用率不高。
现有利用脱氟渣的方法主要是采用硫酸分解或加热分解含氟废渣,制备含氟气体,气体吸收制取氟硅酸后用于制备氟硅酸钠,但这些方法流程长,设备要求耐腐蚀性强,生产成本高,难以大规模工业化推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题为:现有利用方法流程长、设备要求高、生产成本高等问题。
本发明解决技术问题的技术方案为:提供一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法。该方法包括如下步骤:
a、向脱氟渣中加入氟硅酸,加热进行反应;
b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离,得到稠厚分离上层液和稠浆;
c、对步骤b所得的稠浆进行过滤,得到滤液和滤饼,滤饼经洗涤、烘干和筛分,得到氟硅酸钠。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤a中所述脱氟渣为磷酸化学脱氟副产物,氟硅酸钠含量<85%。
进一步的,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤a中所述脱氟渣中还含有CaSO4和磷酸。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤a中所述加入的氟硅酸与脱氟渣重量比为3~5﹕1。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤a中所述反应温度为70~90℃,反应时间为30~60min。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中所述过滤采用压滤或离心中的任意一种,过滤后滤饼含液量小于30%。
进一步的,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中所述压滤时压力为0.02~0.07Mpa,压滤温度40~80℃。
进一步的,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中所述离心时转速为3000~8000r/min,离心温度40~80℃。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合,冷却至10~60℃,过滤取上清液返回步骤a使用。
优选的,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合,冷却至15~20℃,过滤取上清液返回步骤a使用。
其中,上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中,步骤c中所述洗涤为采用工业水洗涤1~3次,所述烘干为80~100℃下烘干至水分<0.3%,所述筛分是指过250um筛孔的筛。
本发明的有益效果为:本发明利用不同温度下,硫酸钙在氟硅酸中的溶解度不同的原则,先将脱氟渣中的硫酸钙溶解于氟硅酸中,使得脱氟渣得以纯化,再通过降低温度分离出氟硅酸中的杂质,使得氟硅酸循环使用。本发明提供一种纯化处理脱氟渣的方法,有效利用脱氟渣制备氟硅酸钠,操作简单,流程短,能耗低,无废液、废气和废渣产生,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,包括以下步骤:
a、向脱氟渣中加入氟硅酸,加热进行反应;
b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离,得到稠厚分离上层液和稠浆;
c、对步骤b所得的稠浆进行过滤,得到滤液和滤饼,滤饼经洗涤、烘干和筛分,得到氟硅酸钠。
发明人经过试验发现,氟硅酸与脱氟渣中的CaSO4在不同温度下有不同的溶解度。如下表1所示。
表1不同温度下氟硅酸与脱氟渣中的CaSO4溶解情况
根据脱氟渣中的CaSO4在氟硅酸中的溶解度不同,发明人特别设计了反应温度和时间,使得脱氟渣中的CaSO4完全溶解于氟硅酸中。本发明采用间歇单槽反应釜进行反应,初始投料往反应釜内投入氟硅酸,氟硅酸的投入量为脱氟渣重量的3~5倍,脱氟渣含量过高时,不能有效的溶解其中的CaSO4,提纯效果不好;脱氟渣含量过低时,反应能耗增加,生产成本提高。
氟硅酸与脱氟渣混合后,加热至70~90℃条件下反应30~60min,使脱氟渣中的CaSO4以Ca、SO4的形式溶解于氟硅酸中,再进行稠厚分离,降低温度后使Ca、SO4以CaSiF6、CaSO4的形式析出,过滤分离,冷却液作为载体,循环用于脱氟渣提纯,节约氟硅酸消耗。
稠厚分离后,采用压滤或离心方式分离底部稠浆,将其过滤至滤饼含液量小于30%即可。压滤时压力为0.02~0.07Mpa,压滤温度40~80℃,离心时转速为3000~8000r/min,离心温度40~80℃。为了使过滤效果更好,优选离心的方式。
在实际生产中,为了节省氟硅酸的用量,节约生产成本,步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合,冷却至10~60℃,过滤取上清液返回步骤a继续使用。
经步骤a~d中提及的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠方法,制备的氟硅酸钠产品指标满足GB23936-2009优等品要求。
下面通过实施例对本发明方法做进一步的说明,但并不因此将本发明保护范围限定在实施例之中。
实施例1用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下:
a、反应槽内加入氟硅酸,氟硅酸浓度14.5%,氟硅酸加入量7.8t。搅拌条件下,加入脱氟渣2.8t,料浆温度75~80℃,反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离,稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度;控制出口流量,得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆,滤饼清水洗涤,氟硅酸钠半成品经烘干、筛分,制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后,0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水,回收P2O5;剩余混合液温度降低至20℃,分离氟硅酸钙、硫酸钙;冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例2用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下:
a、反应槽内加入冷却过滤液,冷却过滤液氟浓度11.68%,补加浓度14.5%的氟硅酸2t,搅拌条件下,加入脱氟渣2.6t,料浆温度80~85℃,反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离,稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度;控制出口流量,得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆,滤饼清水洗涤,氟硅酸钠半成品经烘干、筛分,制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后,0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水,回收P2O5;剩余混合液温度降低至20℃,分离氟硅酸钙、硫酸钙;冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例3用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下:
a、反应槽内加入冷却过滤液,冷却过滤液氟浓度11.46%,搅拌条件下,加入脱氟渣3t,料浆温度80~85℃,反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离,稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度;控制出口流量,得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆,滤饼清水洗涤,氟硅酸钠半成品经烘干、筛分,制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后,0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水,回收P2O5;剩余混合液温度降低至20℃,分离氟硅酸钙、硫酸钙;冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例1至实施例3,冷却液循环使用32次,生产1吨氟硅酸钠的消耗为:氟硅酸0.16吨、湿基脱氟渣1.52吨,氟总收率95.52%、回收脱氟渣中P2O5合计2.17t。
对比例不采用本发明方法制备氟硅酸钠
硫酸钠与氟硅酸计量摩尔比1.05﹕1,配制成温度45℃,浓度32%的硫酸钠溶液。
1000g浓度15.15%的氟硅酸温度升高至85~90℃,加入490g浓度32%的硫酸钠溶液。加入时间1h,反应时间30min。
分级沉降分离反应料浆,稠浆过滤、洗涤、烘干制备氟硅酸钠产品。
对比例中,氟收率74.6%,生产一吨氟硅酸钠,需耗用1吨氟硅酸,产生0.5t浓度11%的稀硫酸需处理。多级沉降分离,产品中的SiO2沉降不完全,产品水不溶物0.52%。
对实施例和对比例制备得到的氟硅酸钠进行性能测定,测定方法采用GB23936-2009中的方法进行,测定结果如下表2所示。
表2实施例和对比例中得到的产品质量指标测定值
通过对比例和实施例可知:实施例中,行业内首次采用氟硅酸和脱氟渣为原料,采用化学方法使脱氟渣中硫酸钙、氟硅酸钠有效分离;反应过滤液,制冷后循环利用,有效降低氟硅酸消耗;过程中不需引入硫酸钠、氯化钠等原料;以氟硅酸和脱氟渣为原料,一次沉降分离,可稳定得到各项指标优于GB23936-2009质量标准优等品指标。与对比例比较,原料消耗低、流程短、产品质量温度,不产生后续废液、废渣处理成本,是一种清洁能源生产技术。
Claims (10)
1.脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、向脱氟渣中加入氟硅酸,加热进行反应;
b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离,得到稠厚分离上层液和稠浆;
c、对步骤b所得的稠浆进行过滤,得到滤液和滤饼,滤饼经洗涤、烘干和筛分,得到氟硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤a中所述脱氟渣为磷酸化学脱氟副产物,氟硅酸钠含量<85%。
3.根据权利要求1或2所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤a中所述脱氟渣中还含有CaSO4和磷酸。
4.根据权利要求1~3任一项所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤a中所述加入的氟硅酸与脱氟渣重量比为3~5﹕1。
5.根据权利要求1~4任一项所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤a中所述反应温度为70~90℃,反应时间为30~60min。
6.根据权利要求1~5任一项所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤c中所述过滤采用压滤或离心中的任意一种,过滤后滤饼含液量小于30%。
7.根据权利要求6所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤c中所述压滤时压力为0.02~0.07Mpa,压滤温度40~80℃。
8.根据权利要求6所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤c中所述离心时转速为3000~8000r/min,离心温度40~80℃。
9.根据权利要求1~8任一项所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合,冷却至10~60℃,过滤取上清液返回步骤a使用。
10.根据权利要求1~9任一项所述的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法,其特征在于:步骤c中所述洗涤为采用工业水洗涤1~3次,所述烘干为80~100℃下烘干至水分<0.3%,所述筛分是指过250um筛孔的筛。
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