CN1296277C - 氟化钾的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氟化钾的制备方法。它以氯化钾或氯化钾与氟化钾的混合物为原料，包括：a.原料与氟化氢反应，得反应产物，同时释放出氯化氢，原料与氟化氢的重量投料比为0.1～0.5∶1；b.加热，使上述反应产物完全或部分分解，脱除分解出来的氟化氢和体系中可能残留的氯化氢，从而得到氟化钾。还包括：将经加热分解处理得到的固体物制成水溶液，并调节其pH值为6～8，再经浓缩结晶或喷雾干燥得高活性氟化钾成品。具有生产成本低、且可充分利用现有废弃氟资源的优点。
Description
技术领域
本发明涉及氟化钾的制备方法。
背景技术
氟化钾是一种最常用的氟化剂之一，它是使用最普遍的金属氟化盐。可以说，没有氟化钾，就没有蓬勃发展的中国氟化工工业。
但目前国内氟化厂家，对于使用过的氟化钾，普遍做法是：KCl-KF的混合盐，溶于水后排入污水处理系统。但含氟废水的排放是困难的，因为氟离子被认为是一种非常危险的废物。这对于有限的氟资源来说是一种浪费，对环境来说是一种污染。
目前，国内生产氟化钾所使用的工艺是：
即使用氢氧化钾或碳酸钾的水溶液为原料，与氟化氢反应制备氟化钾水溶液，经喷雾干燥制得高活性氟化钾，或者经浓缩结晶、抽滤、烘干制得氟化钾晶粒。但是，KOH和K2CO3均由KCl电解反应生产，能耗非常高，因此，造成氟化钾的价格很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种生产成本低、且可充分利用现有废弃氟资源的氟化钾的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种氟化钾的制备方法，其特征在于它以氯化钾或氯化钾与氟化钾的混合物为原料，包括：
a、原料与氟化氢反应，得反应产物，同时释放出氯化氢，原料与氟化氢的重量投料比为0.1～0.5∶1；
b、加热，使上述反应产物完全或部分分解，脱除分解出来的氟化氢和体系中可能残留的氯化氢，从而得到氟化钾。
该种氟化钾的制备方法还包括：原料与氟化氢反应前，先经焚烧干燥处理，以除去原料中水分及可能含有的有机废物。
该种氟化钾的制备方法还包括：将经加热分解处理得到的氟化钾制成水溶液，并调节其pH值为6～8，再经浓缩结晶或喷雾干燥得高活性氟化钾成品。因为经加热分解得到的氟化钾可能因分解温度偏低或分解时间不够而仍络合有少量氟化氢，因而经热分解后得到的氟化钾溶于水后所制得的水溶液其pH可能在1～12之间，其虽已可作为产品出售，但往往在反应活性上略有不足，且市场价格偏低，故需调整其pH到合适范围，并经合理工艺制得高活性氟化钾。
该种氟化钾的制备方法还包括：氟化氢的冷却回收及再利用过程。
所述的原料为采用氟化钾为氟化剂的氟化反应所得的副产物。
所述的氯化钾与氟化钾的混合物中氟化钾的重量百分含量最高为50％。
所述的反应过程的压力条件为常压，温度条件为-40℃至氟化氢的沸点之间，但为节能起见，所述的反应过程的温度条件最好为-5～19.5℃。
调节pH值所用的是氢氧化钾水溶液、碳酸钾水溶液或氟化氢，具体使用需根据氟化钾制成的水溶液的酸碱性而定。若经加热分解处理的固体物制成的水溶液为酸性，则用氢氧化钾水溶液或碳酸钾水溶液调节pH值；若经加热分解处理的固体物制成的水溶液为碱性，则用氟化氢调节pH值。
所述的加热分解过程采取缓慢升温方式，且控制最终温度为200～300℃。
其工艺过程可如下表示：
式中m远小于n。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、因直接使用KCl或KCl与KF的混合物为原料，不需电解过程，因而大幅降低了生产成本；2、可对现有氟化反应的废弃氟资源加以再利用，既充分利用了现有氟资源，又减少了废物排放，有利于环境保护。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本实施例为间歇式工艺。将1000g HF投至0℃左右的四氟反应釜内，控制在0℃下，加入经焚烧干燥处理的氟化反应的副产——KCl-KF的混合盐，其中氟化钾的重量百分含量约为10％，投入速度以不冲料为准，投入量为300克，投料时间约需3小时，投料完毕后，在0℃反应1小时左右至体系内白烟减少为止；投料及反应的同时，在0℃左右冷却收集并分离产生的氯化氢及挥发出来的氟化氢，氯化氢经水吸收后作为副产，而氟化氢则回收再利用；然后，缓慢升温至200℃以上300℃以下进行热分解，至无烟出来为止，同时如前法回收氟化氢。热分解完成后，将热分解固体产物趁热倒至降温下约350ml水中，充分溶解后，视溶液的酸碱性(溶液的pH值一般为1～12)，用30％的氢氧化钾、30％碳酸钾水溶液或氟化氢调至pH值为6～8，投至喷雾塔干燥，得约250克高活性KF成品。
实施例二
本实施例为连续化生产工艺。将液态氟化氢与经焚烧干燥处理的KCl-KF混合盐以1∶0.3的重量比例连续投到混合反应釜中，混合盐中氟化钾的重量百分含量约为35％，此过程中不断收集蒸发出的氯化氢及氟化氢，冷却回至储缸内，反应器内溶有KF的氟化氢溶液连续导出至分解反应器内进行连续分解反应，在温度达250～300℃下将物料投至计量的水中，如实施例一中经降温，溶解，调pH值至6～8后，即可送至喷雾干燥塔，从而得到高活性氟化钾成品，或者送至浓缩工段内，经浓缩结晶、抽滤、烘干而得到颗粒状氟化钾成品。
实施例三
将1000g HF投至0℃左右的四氟反应釜内，控制在0℃下，加入干燥的KCl，投入速度以不冲料为准，投入量为450克，投料时间约需4小时，投料完毕后，在0℃反应1小时左右至体系内白烟减少为止；投料及反应的同时，冷却收集并分离产生的氯化氢及挥发出来的氟化氢，氯化氢经水吸收后作为副产，而氟化氢则回收再利用；然后，缓慢升温至200℃以上300℃以下进行热分解，至无烟出来为止，同时如前法回收氟化氢。热分解完成后，将热分解固体产物趁热倒至降温下约350ml水中，充分溶解后，视溶液的酸碱性(溶液的pH值一般为1～12)，用30％的氢氧化钾、30％碳酸钾水溶液或氟化氢调至pH值为6～8，投至喷雾塔干燥，即得高活性KF成品。
实施例四
将1000g HF投至0℃左右的四氟反应釜内，控制在0℃下，加入经焚烧干燥处理的氟化反应的副产——KCl-KF的混合盐，其中氟化钾的重量百分含量约为5％，投入速度以不冲料为准，投入量为150克，投料时间约需2.5小时，投料完毕后，在0℃反应1小时左右至体系内白烟减少为止；投料及反应的同时，冷却收集并分离产生的氯化氢及挥发出来的氟化氢，氯化氢经水吸收后作为副产，而氟化氢则回收再利用；然后，缓慢升温至200℃以上300℃以下进行热分解，至无烟出来为止，同时如前法回收氟化氢。热分解完成后，将热分解固体产物趁热倒至降温下约180ml水中，充分溶解后，视溶液的酸碱性(溶液的pH值一般为1～12)，用30％的氢氧化钾、30％碳酸钾水溶液或氟化氢调至pH值为6～8，投至喷雾塔干燥，即得高活性KF成品。
Claims (9)
1、一种氟化钾的制备方法，其特征在于它以氯化钾或氯化钾与氟化钾的混合物为原料，包括：
a、原料与氟化氢反应，得反应产物，同时释放出氯化氢，原料与氟化氢的重量投料比为0.1～0.5∶1；
b、加热，使上述反应产物完全或部分分解，脱除分解出来的氟化氢和体系中可能残留的氯化氢，从而得到氟化钾。
2、根据权利要求1所述的氟化钾的制备方法，其特征在于还包括：原料与氟化氢反应前，先经焚烧干燥处理，以除去原料中水分及可能含有的有机废物。
3、根据权利要求1所述的氟化钾的制备方法，其特征在于还包括：将经加热分解处理得到的氟化钾制成水溶液，并调节其pH值为6～8，再经浓缩结晶或喷雾干燥得高活性氟化钾成品。
4、根据权利要求1所述的氟化钾的制备方法，其特征在于还包括：氟化氢的冷却回收及再利用过程。
5、根据权利要求2所述的氟化钾的制备方法，其特征在于所述的原料为采用氟化钾为氟化剂的氟化反应所得的副产物。
6、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的氟化钾的制备方法，其特征在于所述的氯化钾与氟化钾的混合物中氟化钾的重量百分含量最高为50％。
7、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的氟化钾的制备方法，其特征在于所述的反应过程的压力条件为常压，温度条件为-40℃至氟化氢的沸点之间。
8、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的氟化钾的制备方法，其特征在于调节pH值所用的是氢氧化钾水溶液、碳酸钾水溶液或氟化氢，具体使用需根据氟化钾制成的水溶液的酸碱性而定。
9、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的氟化钾的制备方法，其特征在于所述的加热分解过程采取缓慢升温方式，且控制最终温度为200～300℃。
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