CN107934988B - 一种氟化氢铵的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氟化氢铵的制备方法，包括氟硅酸粗液与无水液氨反应形成一级反应液、将所述第一反应液进行固液分离形成固体二氧化硅以及第二反应液、所述第二反应液与八水氢氧化钡反应形成第三反应液、将所述第三反应液进行固液分离形成固体硫酸钡以及氟化氢铵初液、所述氟化氢铵初液与无水氟化氢反应形成氟化氢铵母液、将所述氟化氢铵母液打入结晶器中冷却结晶形成高纯度的成品氟化氢铵，所述氟硅酸粗液为无水氟化氢生产线上的副产物，其成分包括氟硅酸、少量硫酸以及少量氢氟酸。本发明通过氟硅酸粗液代替无水氢氟酸，不仅降低了原料成本，同时能够解决氟硅酸粗液的综合利用，本发明生产氟化氢铵的同时联产二氧化硅及硫酸钡，提高了经济效益。

Description

一种氟化氢铵的制备方法
技术领域
本发明涉及氟化氢铵制备方法应用技术领域，特别是涉及一种氟化氢铵的制备方法。
背景技术
氟化氢铵是一种具有腐蚀性的化学物质，遇潮、水分解为有毒的氟化物、氮氧化物和氨气，其溶于水为弱酸，可以溶解玻璃；微溶于醇，极易溶于冷水，其水溶液呈强酸性，在较高温度下能升华，能腐蚀玻璃，对皮肤有腐蚀性。可用作化学试剂、玻璃蚀刻剂(参与氢氟酸并用)、发酵工业消毒剂和防腐剂、由氧化铍制金属铍的溶剂以及硅钢板的表面处理剂，还用于制造陶瓷、镁合金，锅炉给水系统和蒸气发生系统的清洗脱垢以及油田砂石的酸处理，也用作烷基化、异构化催化剂组分。一般用于炼铍、制电焊条、铸钢、木材防腐剂等，是化工业中不可或缺的一种化学试剂。
现有技术中，在生产氟化氢铵的过程中，经常使用高纯度的无水氢氟酸为原料，生产成本较高，导致企业的生产效益低下。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种能够节约生产原料成本的氟化氢铵的制备方法。
一种氟化氢铵的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1，依次将一定量的氟硅酸粗液和无水液氨打入第一反应釜中，搅拌，形成一级反应液；
步骤S2，将所述一级反应液进行固液分离，得到固体二氧化硅以及二级反应液，通过清水将所述固体二氧化硅进行打浆清洗，得到高纯二氧化硅；
步骤S3，将所述二级反应液打入第二反应釜中，加入一定量的八水氢氧化钡溶液，经过沉淀后形成三级反应液；
步骤S4，在第三反应釜中先后加入所述三级反应液及一定量的无水氟化氢，搅拌，并调节pH至3～4，得到氟化氢铵初液，将所述氟化氢铵初液经过沉淀、浓缩，形成氟化氢铵母液；
步骤S5，将所述氟化氢铵母液打入结晶器进行冷却结晶，形成成品氟化氢铵。
相较于现有技术，本发明通过氟硅酸粗液代替无水氢氟酸，不仅降低了原料成本，同时能够解决氟硅酸粗液的综合利用；通过对所述第一反应液与所述第三反应液进行固液分离固体得到的固体二氧化硅以及固体硫酸钡，再经过清水打浆制成的高纯度的二氧化硅及硫酸钡，使本发明不仅能够生产无水氟化钾，同时能够联产二氧化硅及硫酸钡，提高了经济效益；通过加入所述无水液氨与所述氟硅酸粗液反应，减少了水的带入，在浓缩过程中能够减少浓缩量，节约浓缩时间及成本，同时液氨再贩应过程中能够提高反应温度，可以取消高温蒸汽加温氨水的操作，节约生产时间。
进一步地，所述氟硅酸粗液为无水氟化氢生产线上的副产物，其浓度为20％～45％，其成分包括氟硅酸、少量硫酸以及少量氢氟酸。
进一步地，所述一级反应液包括氟化氢铵溶液、二氧化硅沉淀以及硫酸铵溶液，所述一级反应液的pH值为8.5～9。
进一步地，所述二级反应液包括氟化氢铵溶液以及硫酸铵溶液，所述三级反应液包括硫酸钡沉淀、氟化氢铵溶液以及氨水。
进一步地，在所述步骤S3中，加入所述八水氢氧化钡溶液后的沉淀时间为20h～30h；在所述步骤S4中，所述氟化氢铵初液的沉淀时间为20h～30h。
进一步地，所述无水液氨的总摩尔数为所述氟硅酸粗液的总摩尔数的1.05倍。
进一步地，当所述氟硅酸粗液的浓度为25％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的99％。
进一步地，当所述氟硅酸粗液的浓度为30％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％。
进一步地，当所述氟硅酸粗液的浓度为35％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的95％。
进一步地，当所述氟硅酸粗液的浓度为45％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％。
附图说明
图1为本发明中一实施例的工艺流程图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明一实施例中提供的一种氟化氢铵的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1，依次将一定量的氟硅酸粗液和无水液氨打入第一反应釜中，搅拌，形成一级反应液；
需要说明的是，所述氟硅酸粗液为无水氟化氢生产线上的副产物，其浓度为20％～45％，其成分包括氟硅酸、少量硫酸以及少量氢氟酸。所述一级反应液包括氟化氢铵溶液、二氧化硅沉淀以及硫酸铵溶液，所述一级反应液的pH值为8.5～9。
具体地，在本实施例中，所述无水液氨的总摩尔数为所述氟硅酸粗液的总摩尔数的1.05倍，将所述氟硅酸粗液和所述无水液氨打入第一反应釜后，启动所述第一反应釜，并对所述氟硅酸粗液进行搅拌，使二者充分反应。打入所述第一反应釜的先后顺序为先打入所述氟硅酸粗液再打入所述无水液氨，其中在打入所述无水液氨时，需要缓慢且均匀打入。
步骤S2，将所述一级反应液进行固液分离，得到固体二氧化硅以及二级反应液，通过清水将所述固体二氧化硅进行打浆清洗，得到高纯二氧化硅；
需要说明的是，所述高纯二氧化硅经干燥后可作为白炭黑进行市场销售；所述二级反应液包括氟化氢铵溶液以及硫酸铵溶液。
步骤S3，将所述二级反应液打入第二反应釜中，加入一定量的八水氢氧化钡溶液，经过沉淀后形成三级反应液；
具体地，在本实施例中，上述反应均在所述第二反应釜启动的情况下进行的，所述三级反应液包括硫酸钡沉淀、氟化氢铵溶液以及氨水。
步骤S4，在第三反应釜中先后加入所述三级反应液及一定量的无水氟化氢，搅拌，并调节pH至3～4，得到氟化氢铵初液，将所述氟化氢铵初液经过沉淀、浓缩，形成氟化氢铵母液；
需要说明的是，在所述步骤S3中，加入所述八水氢氧化钡溶液后的沉淀时间为20h～30h；在所述步骤S4中，所述氟化氢铵初液的沉淀时间为20h～30h，进一步地，加入所述八水氢氧化钡溶液后的沉淀时间最佳为24h，所述氟化氢铵初液的沉淀时间最佳为24h。
步骤S5，将所述氟化氢铵母液打入结晶器进行冷却结晶，形成成品氟化氢铵。
具体地，在本实施例中，当所述氟硅酸粗液的浓度为25％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的99％；
当所述氟硅酸粗液的浓度为30％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％；
当所述氟硅酸粗液的浓度为35％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的95％；
当所述氟硅酸粗液的浓度为45％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％。
具体地，在本实施例中，所述氟化氢铵的制备方法包括以下6个化学反应方程式：
H2SiF6+6NH3――→6NH4F+SiO2
H2SO4+2NH3――→(NH4)2SO4
HF+NH3――→NH4F
(NH4)2SO4+Ba(OH)2·8H2O――→BaSO4↓+2NH3·H2O+8H2O
NH4F+HF――→NH4HF2
NH3·H2O+2HF――→NH4HF2+H2O。
综上，本发明通过氟硅酸粗液代替无水氢氟酸，不仅降低了原料成本，同时能够解决氟硅酸粗液的综合利用；通过对所述第一反应液与所述第三反应液进行固液分离固体得到的固体二氧化硅以及固体硫酸钡，再经过清水打浆制成的高纯度的二氧化硅及硫酸钡，使本发明不仅能够生产无水氟化钾，同时能够联产二氧化硅及硫酸钡，提高了经济效益；通过加入所述无水液氨与所述氟硅酸粗液反应，减少了水的带入，在浓缩过程中能够减少浓缩量，节约浓缩时间及成本，同时液氨在反应过程中能够提高反应温度，可以取消高温蒸汽加温氨水的操作，节约生产时间。
上述实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种氟化氢铵的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1，依次将一定量的氟硅酸粗液和无水液氨打入第一反应釜中，搅拌，形成一级反应液，所述氟硅酸粗液为无水氟化氢生产线上的副产物，其浓度为20％～45％，其成分包括氟硅酸、少量硫酸以及少量氢氟酸，所述一级反应液的pH值为8.5～9，所述一级反应液包括氟化氢铵溶液、二氧化硅沉淀以及硫酸铵溶液；
步骤S2，将所述一级反应液进行固液分离，得到固体二氧化硅以及二级反应液，所述二级反应液包括氟化氢铵溶液以及硫酸铵溶液，通过清水将所述固体二氧化硅进行打浆清洗，得到高纯二氧化硅；
步骤S3，将所述二级反应液打入第二反应釜中，加入一定量的八水氢氧化钡溶液，经过沉淀后形成三级反应液，所述三级反应液包括硫酸钡沉淀、氟化氢铵溶液以及氨水；
步骤S4，在第三反应釜中先后加入所述三级反应液及一定量的无水氟化氢，搅拌，并调节pH至3～4，得到氟化氢铵初液，将所述氟化氢铵初液经过沉淀、浓缩，形成氟化氢铵母液；
步骤S5，将所述氟化氢铵母液打入结晶器进行冷却结晶，形成成品氟化氢铵。
2.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，加入所述八水氢氧化钡溶液后的沉淀时间为20h～30h；在所述步骤S4中，所述氟化氢铵初液的沉淀时间为20h～30h。
3.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：所述无水液氨的总摩尔数为所述氟硅酸粗液的总摩尔数的1.05倍。
4.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：当所述氟硅酸粗液的浓度为25％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的99％。
5.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：当所述氟硅酸粗液的浓度为30％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％。
6.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：当所述氟硅酸粗液的浓度为35％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的95％。
7.根据权利要求1所述的氟化氢铵的制备方法，其特征在于：当所述氟硅酸粗液的浓度为45％时，所述八水氢氧化钡溶液的重量为理论数的90％。
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