CN110436485B - 一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，包括如下内容：在质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾中加入分散剂TF‑505，再加入氟硅酸或氟硅酸钾，得到反应液；将反应液进行固液分离，固体经过清洗、过滤、干燥后得到白炭黑；将固液分离得到的液体，经过沉淀后，将清液加入氟化钾浓缩釜；将浓缩后的氟化钾母液经过过滤、干燥得到成品高活性氟化钾；使用本发明的方法氟硅酸和氟硅酸钾的利用率可以达到99％左右，原料利用率高，成本低，得到的产品质量高。
Description
技术领域
本发明涉及化学工业领域，特别是一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法。
背景技术
氟化钾用途相当广泛，用于各种玻璃刻蚀，食物防腐，电镀，木材防腐剂，焊接助熔剂，农业杀虫剂和农药中间体，制药工业原料，以及有机氟化原料，催化剂，吸收剂，与半导体、航空航天、制导导弹有关的有色金属提取等，也是制取氟化氢钾的原料。
高活性氟化钾质量分数大于98.50％，比表面积为1.30m2/g，为1-15μm大小左右的中空颗粒，水分小于0.30％；主要用于含氟中间体的合成；含氟医药具有高效、广谱、低毒、低残留等特点，目前世界上含氟药物达到数百种，是合成药物中非常重要的一类，有许多药物已成为治疗某些疾病的首选药品，如喹诺酮类抗菌素氧氟沙星、抗抑郁类药物氟西汀、糖尿病类药物西他列汀等。由于氟有机化合物具有特异的生物活性和生物适应性，因此将其用于新型高效低毒的医药农药的开发极为活跃，许多新产品仍在源源不断的开发之中。目前，含氟农药、医药、染料及液晶的研发与生产方兴未艾，出现了大量的高性能的含氟化合物，其中很多产品的氟是通过高活性氟化钾接上去的，氟化钾发展前景非常可观。
目前国际国内市场氟化钾主要有三种：
第一种是由喷雾干燥形成的高活性氟化钾；
第二种是蒸发干燥后经粉碎形成的普通氟化钾；
第三种是通过特殊方式重结晶形成的高纯度电子级结晶氟化钾；
目前国内生产高活性氟化钾生产工艺主要有三种：
第一种采用氢氟酸和氢氧化钾或碳酸钾中和反应，浓缩、喷雾干燥取得，该方法生产成本高；
第二种是采用氟硅酸钾氨解、氟化氢钾分解法，通常是磷肥生产企业选用工艺，如金正大诺贝丰，但也存在投资大、生产成本不易控制、生产难度高等缺陷；
第三种是采用氟硅酸或氟硅酸钾碱解，生产成本低、投资少、不排废水，生产安全；
其他如氟硅酸钾裂解法、氯化钾与氢氟酸反应法、氟硅酸钾2段式碱解法等目前国内很少采用；
传统生产氟化钾的方法多是采用氢氧化钾氢氟酸中和法反应制得，氢氟酸主要由莹石和硫酸反应制得，传统工艺需要消耗宝贵的战略性资源莹石，氢氟酸成本也相当高。
采用氟硅酸或氟硅酸钾碱解，氟硅酸来源于磷肥生产、氢氟酸生产等工艺的副产品；氯化钾来源于氟化钾用于医药农药合成的副产品，可以节省我国大量的萤矿石资源和战略性的钾资源，目前采用工艺其氟硅酸和氟硅酸钾的利用率在92％以下。
市场需要一种成本低，产品质量高，能够提高氟硅酸和氟硅酸钾利用率的生产方法，本发明解决这样的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，氟硅酸和氟硅酸钾的利用率达到99％以上，原料利用率高，生产成本低，得到的产品质量高。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，包括如下内容：
在质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾中加入分散剂TF-505，再加入氟硅酸或氟硅酸盐，得到反应液；
将反应液进行固液分离，固体经过清洗、过滤、干燥后得到白炭黑；
将固液分离得到的液体，经过沉淀后，将清液加入氟化钾浓缩釜；
将浓缩后的氟化钾母液经过过滤、干燥得到成品高活性氟化钾。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，分散剂TF-505的添加量范围为液体氢氧化钾质量的0.1-O.3％。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，将质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌,加入液体氢氧化钾质量的0.1-O.3％量的TF-505，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或氟硅酸液体，在55-85温度下充分反应，反应终点的PH值为7.5-9.5。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，氟硅酸液体的质量百分浓度为40％。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，将反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤得到高纯二氧化硅，经干燥后得到白炭黑。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，将固液分离得到的液体加入中转槽，沉淀24-48h，将清液加入氟化钾浓缩釜。
前述的一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，待浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到45％-52％，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再将滤液加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，得到成品高活性氟化钾。
本发明的有益之处在于：
使用本发明的方法，氟硅酸和氟硅酸钾的利用率达到99％左右，资源利用率高，降低成本；
本发明使用分散剂TF-505，进一步提高了氟硅酸和氟硅酸钾的利用率，提高氟化钾的得率和质量；同时降低水不溶物的残留，使得副产品二氧化硅的品质大大提高；
本发明是以液体氢氧化钾，磷肥生产和氢氟酸生产得到的副产品氟硅酸和氟硅酸钾，副产品氯化钾为主要原料生产高活性氟化钾并且联产高纯二氧化硅的生产工艺，生产过程绿色环保，安全可控，提升高活性氟化钾的生产效率，大大降低了我国战略性氟钾资源萤矿石和钾盐的开采和使用数量。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明的反应式为H2SiF6+2KCl→K2SiF6↓+2HCl
K2SiF6+4K0H→6KF+Si02↓+4H20。
实施例1：
1、将质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌,加入液体氢氧化钾质量的0.1％量的TF-505，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或质量百分浓度为40％氟硅酸液体，在55-65温度下充分反应，反应终点的PH值为8.5-9.5；
2、反应釜内的反应完全后，反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤即为高纯二氧化硅，经干燥后即可做白炭黑销售；
3、将第二步分离的反应液加入中转槽，沉淀24h，清液加入氟化钾浓缩釜；
4、浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到45％，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再由生产槽加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为高活性氟化钾，备注为样品1。
实施例2：
1、将质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌,加入液体氢氧化钾质量的O.2％量的TF-505，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或质量百分浓度为40％氟硅酸液体，在60-70温度下充分反应，反应终点的PH值为8.0-9.0；
2、反应釜内的反应完全后，反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤即为高纯二氧化硅，经干燥后即可做白炭黑销售；
3、将第二步分离的反应液加入中转槽，沉淀36h，清液加入氟化钾浓缩釜；
4、浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到48％，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再由生产槽加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为高活性氟化钾，备注为样品2。
实施例3：
1、将质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌,加入液体氢氧化钾质量的O.3％量的TF-505，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或质量百分浓度为40％氟硅酸液体，在65-85温度下充分反应，反应终点的PH值为7.5-8.5；
2、反应釜内的反应完全后，反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤即为高纯二氧化硅，经干燥后即可做白炭黑销售；
3、将第二步分离的反应液加入中转槽，沉淀48h，清液加入氟化钾浓缩釜；
4、浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到52％，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再由生产槽加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为高活性氟化钾，备注为对比样品3。
对比实施例：(与实施例3一致，只是未添加分散剂TF-505)
1、将质量百分浓度为48％的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或质量百分浓度为40％氟硅酸液体，在65-85温度下充分反应，反应终点的PH值为7.5-8.5；
2、反应釜内的反应完全后，反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤即为高纯二氧化硅，经干燥后即可做白炭黑销售；
3、将第二步分离的反应液加入中转槽，沉淀48h，清液加入氟化钾浓缩釜；
4、浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到52％，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再由生产槽加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为高活性氟化钾，备注为对比样品1。
将得到的样品1-3和对比样品1按照标准HG/T 2829-2008进行实验得到如下质量分析结果：
利用率是实际反应取得氟化钾质量与理论应取得质量比值算。
如表1所示为利用本发明的方法所生产的氟化钾产品质量分析结果(每个实施例各进行两次实验)；
如表2所示为不添加分散剂TF-505，与加分散剂TF-505对比实验结果。
表1利用本发明的方法所生产的氟化钾产品质量分析结果
实验结果分析：
由以上三个样品得到的实验结果可知，使用本发明的方法氟硅酸盐的利用率普遍在99％左右，用实施例3得到的样品3的得率可以达到99％左右，是最优实施例。
表2不添加分散剂TF-505，与加分散剂TF-505氟化钾质量对比实验结果：
| 对比实施例 | 氟化钾含量％ | 水不溶物％ | 氟硅酸盐％ | 水分％ |
| 1未加分散剂 | 98.51 | 0.61 | 0.57 | 0.28 |
| 2加分散剂 | 99.38 | 0.23 | 0.22 | 0.24 |
★氟硅酸盐指氟化钾中的氟硅酸钾等。
表3不添加分散剂TF-505，与加分散剂TF-505二氧化硅中氟硅酸钾含量：
| 对比实施例 | 氟化钾含量％ | 二氧化硅中氟硅酸钾含量％ | 氟硅酸盐利用率％ |
| 1未加分散剂 | 98.51 | 8.12 | 91.59 |
| 2加分散剂 | 99.38 | 0.67 | 99.32 |
实验结果分析：
使用分散剂TF-505，进一步提高了氟硅酸钾的利用率，水不溶物降低，使得副产品二氧化硅的品质大大提高，同时使得高活性氟化钾质量也有所提高。
使用本发明的方法，氟硅酸和氟硅酸钾的利用率可以达到99％左右，资源利用率高，降低成本；通过使用分散剂TF-505，进一步提高了氟硅酸和氟硅酸钾的利用率，提高氟化钾的得率和质量；同时降低水不溶物的残留，使得副产品二氧化硅的品质大大提高；采用本方法生成高活性氟化钾的钾和氟全部都来源于副产品氟硅酸、氟硅酸钾、氯化钾，生产过程绿色环保，安全可控，提升高活性氟化钾的生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种使用氟硅酸和氟硅酸钾生产高活性氟化钾的方法，其特征在于，包括如下内容：
（1）、将质量百分浓度为48%的液体氢氧化钾加入反应釜,开动搅拌,加入液体氢氧化钾质量的0.3%量的TF-505，匀速的按照反应式所需摩尔数的1.0倍加入氟硅酸钾固体或质量百分浓度为40%氟硅酸液体，在65-85温度下充分反应，反应终点的pH值为7.5-8.5；
（2）、反应釜内的反应完全后，反应液进行固液分离，固体进行打浆清洗过滤即为高纯二氧化硅，经干燥后即可做白炭黑；
（3）、将第二步分离的反应液加入中转槽，沉淀48h，清液加入氟化钾浓缩釜；
（4）、浓缩釜内氟化钾溶液浓缩到浓度达到52%，浓缩结束，将浓缩后的氟化钾母液经过过滤加入生产槽,再由生产槽加入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为高活性氟化钾。
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