CN110510640A - 一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法 - Google Patents

一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，该方法包括以下步骤：S1将氯化钾溶解、过滤得到氯化钾溶液；S2将S1所得的氯化钾溶液注入到氟硅酸溶液中反应，反应结束后，搅拌过滤洗涤得到氟硅酸钾滤饼；S3将步骤S2中得到的氟硅酸钾滤饼按比例加水搅拌成糊状得到氟硅酸钾料浆，后向其中注入氢氧化钾溶液进行反应；S4反应完成后，将步骤S3得到的混合浆料过滤得到二氧化硅滤饼和含有氟化钾的滤液；本发明的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑，以副产氯化钾和氢氟酸行业的副产硅氟酸为主要原料制备高纯氟化甲联产高附加值白炭黑，相比于目前最长使用的以氢氧化钾和氢氟酸反应的中和法中原料，本方法的生产成本低。

Description

一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法
技术领域
本发明属于氟化工技术领域，具体涉及一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法。
背景技术
氟化钾为白色单斜结晶或结晶性粉末，味咸，易吸湿，溶于水，不溶于乙醇，其水溶液呈碱性，能腐蚀玻璃和瓷器，相对密度为2.454，熔点为858℃；可用于玻璃雕刻、食物防腐、电镀，焊接助熔剂、杀虫剂、催化剂、吸收剂(吸收HF和水分)，用作分析试剂、络合物形成剂，也是制取氟化氢钾的原料；
白炭黑是白色粉末状X～射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，在保证氟化钾产品质量的同时，联产白炭黑。
本发明的技术方案如下：
一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，该方法包括以下步骤：
S1将氯化钾溶解、过滤得到氯化钾溶液；
S2将S1所得的氯化钾溶液注入到质量浓度为30％～40％的氟硅酸溶液中进行反应，反应终点的pH为5～6，反应结束后，搅拌25～35min后过滤洗涤得到氟硅酸钾滤饼；
S3将步骤S2中得到的氟硅酸钾滤饼按比例加水搅拌成糊状得到氟硅酸钾料浆，将氟硅酸钾料浆加热到60～80℃后向其中注入48％的氢氧化钾溶液进行反应，反应温度保持60～80℃，反应终点的pH为7.5～8.5；
S4反应完成后，将步骤S3得到的混合浆料过滤得到二氧化硅滤饼和含有氟化钾的滤液；将二氧化硅滤饼水洗干燥得到成品白炭黑；将氟化钾溶液的滤液浓缩、干燥得到成品氟化钾。
进一步的，步骤S4中，将步骤S3得到的混合浆料过滤之前，首先将步骤S3中得到的混合浆料的pH调整至7.5～8.5，再将步骤S3得到的混合浆料过滤。
进一步的，S1中的氯化钾为化工生产的副产氯化钾，溶解、过滤得到氯化钾溶液的质量浓度为20％～25％。
进一步的，步骤S2中，注入的氯化钾溶液的加入量使氟硅酸与氯化钾的摩尔比为1∶2～2.2。
进一步的，步骤S3中，氟硅酸钾料浆的质量浓度为20％～25％，注入的氢氧化钾溶液的加入量使氢氧化钾与氟硅酸钾的摩尔比为4.0～4.5∶1。
进一步的，步骤S3中，反应终点的pH为7.8～8.2。
进一步的，步骤S4中，将含有氟化钾的滤液沉降24小时以上后取上清液进行浓缩得到质量分数40％～50％的氟化钾溶液，将40％～50％的氟化钾溶液再次沉降2小时以上后喷雾干燥得到成品氟化钾。
本发明涉及的化学反应方式有：
H2SiF6+2KCl→K2SiF6↓+2HCl
K2SiF6↓+4KOH→6KF+SiO2↓+2H2O
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑，以副产氯化钾和氢氟酸行业的副产硅氟酸为主要原料制备高纯氟化甲联产高附加值白炭黑，相比于目前最长使用的以氢氧化钾和氢氟酸反应的中和法中原料，本方法的原料采购成本低，生产成本低，相比于传统的中和法生产氟化钾生产成本降低了2000～2500元/吨，实现了氢氟酸行业氟资源、硅资源的充分利用，有利于实现清洁生产；在本方法的生产过程中，通过终点pH精确控制反应进程，确保氢氧化钾的用量适宜，在确保氟硅酸钾溶解完全的同时避免了反应产物白炭黑的溶解，从而避免了对反应产物产量和质量的影响；
本方法制得的氟化钾产品纯度在98％～99％，二氧化硅含量小于0.05％，产品符合《HGT2829-2008工业无水氟化钾》中一等品的技术要求，本方法制得的白炭黑的比表面积达300～400m2/g，产品符合HG～T3061～2009橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅标准，满足行业要求；盐酸废料中和造纸厂的碱性废水或外售，实现了循环利用，生产环境友好。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，该方法包括以下步骤：
S1将氯化钾溶解、过滤得到氯化钾溶液；
S2将S1所得的氯化钾溶液注入到质量浓度为30％～40％的氟硅酸溶液中进行反应，反应终点的pH为5～6，反应结束后，搅拌25～35min后过滤洗涤得到氟硅酸钾滤饼；
S3将步骤S2中得到的氟硅酸钾滤饼按比例加水搅拌成糊状得到氟硅酸钾料浆，将氟硅酸钾料浆加热到60～80℃后向其中注入48％的氢氧化钾溶液进行反应，反应温度保持60～80℃，反应终点的pH为7.5～8.5；
S4反应完成后，将步骤S3得到的混合浆料过滤得到二氧化硅滤饼和含有氟化钾的滤液；将二氧化硅滤饼水洗干燥得到成品白炭黑；将氟化钾溶液的滤液浓缩、干燥得到成品氟化钾。
优选的，步骤S4中，将步骤S3得到的混合浆料过滤之前，首先将步骤S3中得到的混合浆料的pH调整至7.5～8.5，再将步骤S3得到的混合浆料过滤。
优选的，S1中的氯化钾为化工生产的副产氯化钾，溶解、过滤得到氯化钾溶液的质量浓度为20％～25％。
优选的，步骤S2中，注入的氯化钾溶液的加入量使氟硅酸与氯化钾的摩尔比为1∶2～2.2。
优选的，步骤S3中，氟硅酸钾料浆的质量浓度为20％～25％，注入的氢氧化钾溶液的加入量使氢氧化钾与氟硅酸钾的摩尔比为4.0～4.5∶1。
优选的，步骤S3中，反应终点的pH为7.8～8.2。
优选的，步骤S4中，将含有氟化钾的滤液沉降24小时以上后取上清液进行浓缩得到质量分数40％～50％的氟化钾溶液，将40％～50％的氟化钾溶液再次沉降2小时以上后喷雾干燥得到成品氟化钾。
具体的，将含有氟化钾的滤液沉降24小时以上后取上清液在8kg蒸汽压力供热下使用蒸汽盘管式浓缩装置进行浓缩。
优选的，步骤S4中，对二氧化硅滤饼洗涤2～5次，直至洗出液呈中性。
优选的，采用电伴热对步骤S3中的管道中的氢氧化钾溶液加热，使管道中的氢氧化钾溶液的温度在与氟硅酸钾滤饼糊反应前适当升温，避免氢氧化钾溶液加入环境温度剧烈降低，步骤S3是在反应釜中进行的，由于氟硅酸钾与氢氧化钾的反应是放热反应，因此需要控制氢氧化钾溶液的投料速度，优选的，以0.11～0.13m3/s的速度向反应釜中投入氢氧化钾溶液，在混合浆液的pH接近8.0时降速至0.09～0.10m3/s。
对本发明得到的成品氟化钾的质量检测结果如表1所示。
表1本发明所得的成品氟化钾的质量检测结果
对本发明得到的成品白炭黑的质量检测结果如表2所示。
表1中的一等品指标为《HGT 2829-2008工业无水氟化钾》中的一等品指标。
表2本发明所得的成品白炭黑的质量检测结果
二氧化硅含量≥97％ 表面积≥190m<sup>2</sup>/g DBP吸油值2.0～3.5ml/g
97.63％ 335m<sup>2</sup>/g 3.18ml/g
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1将氯化钾溶解、过滤得到氯化钾溶液；
S2将S1所得的氯化钾溶液注入到质量浓度为30％～40％的氟硅酸溶液中进行反应，反应终点的pH为5～6，反应结束后，搅拌25～35min后过滤洗涤得到氟硅酸钾滤饼；
S3将步骤S2中得到的氟硅酸钾滤饼按比例加水搅拌成糊状得到氟硅酸钾料浆，将氟硅酸钾料浆加热到60～80℃后向其中注入48％的氢氧化钾溶液进行反应，反应温度保持60～80℃，反应终点的pH为7.5～8.5；
S4反应完成后，将步骤S3得到的混合浆料过滤得到二氧化硅滤饼和含有氟化钾的滤液；将二氧化硅滤饼水洗干燥得到成品白炭黑；将氟化钾溶液的滤液浓缩、干燥得到成品氟化钾。
2.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：步骤S4中，将步骤S3得到的混合浆料过滤之前，首先将步骤S3中得到的混合浆料的pH调整至7.5～8.5，再将步骤S3得到的混合浆料过滤。
3.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：S1中的氯化钾为化工生产的副产氯化钾，溶解、过滤得到氯化钾溶液的质量浓度为20％～25％。
4.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：步骤S2中，注入的氯化钾溶液的加入量使氟硅酸与氯化钾的摩尔比为1∶2～2.2。
5.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：步骤S3中，氟硅酸钾料浆的质量浓度为20％～25％，注入的氢氧化钾溶液的加入量使氢氧化钾与氟硅酸钾的摩尔比为4.0～4.5∶1。
6.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：步骤S3中，反应终点的pH为7.8～8.2。
7.根据权利要求1所述的用氟硅酸为原料制备氟化钾联产白炭黑的方法，其特征在于：步骤S4中，将含有氟化钾的滤液沉降24小时以上后取上清液进行浓缩得到质量分数40％～50％的氟化钾溶液，将40％～50％的氟化钾溶液再次沉降2小时以上后喷雾干燥得到成品氟化钾。
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