CN1396113A

CN1396113A - 一种大结晶氟硅酸钠、钾的连续生产方法

Info

Publication number: CN1396113A
Application number: CN 02137889
Authority: CN
Inventors: 夏克立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2003-02-12

Abstract

一种大结晶氟硅酸钠、钾的连续生产方法是在常温下，在一特殊结构的反应结晶器内氟硅酸和氯化钠溶液或氯化钾溶液反应生成氟硅酸钠或氟硅酸钾结晶，反应母液由上部溢出，结晶从底部排出。并和洗水一道进入增稠器进行洗涤和分离，沉降到底部的结晶排出后经过滤、洗涤、干燥后即得到结晶颗粒较大的氟硅酸钠、钾产品。和常规的间歇法生产相比，本发明方法具有产品质量好，特别是产品结晶粗大，酸、盐消耗定额较低，劳动条件较好等优点。

Description

一种大结晶氟硅酸钠、钾的连续生产方法

氟硅酸钠、氟硅酸钾的生产方法属无机化工领域，具体涉及到以氟硅酸为原料连续制取大结晶氟硅酸钠和氟硅酸钾的生产方法。

在磷肥生产中为了消除含氟废气的污染，绝大多数厂家都是以水吸收含氟废气制取氟硅酸溶液，然后进一步加工成氟硅酸钠、氟硅酸钾等无机氟盐等产品。

氟硅酸钠、钾的生产在国内已有数十年的历史了，但是绝大多数厂家都采用着一种落后的间歇的生产方法，如氟硅酸钠的间歇生产是在一个带有搅拌器的合成反应槽内，在搅拌下先加入氟硅酸，然后再慢慢加入～25％的氯化钠溶液进行反应、结晶，然后静置沉淀，让氟硅酸钠结晶沉到反应器底部，放出带有硅胶的母液，然后加水搅拌洗涤，再静置沉淀，然后再放去洗液，如此洗涤2至3次后加纯碱中和未能洗涤干净的盐酸，最后过滤、洗涤、干燥得到成品；氟硅酸钾的生产也是采用间歇的生产方法，虽然采用在70～80℃条件下进行氟硅酸和22～24％的氯化钾溶液反应，以图得到较大的氟硅酸钾结晶，但是因为氟硅酸钾溶解度太小，相对溶液的过饱和浓度太大，生成的氟硅酸钾结晶仍然十分细小，以至于能长时间悬浮在液相中，给随后的分离和洗涤以至干燥都带来很多困难，上述间歇生产的方法导致产品质量差，原材料消耗高，劳动强度大，劳动条件差等等不足，特别是氟硅酸钾的生产更是如此。

随着我国WTO的加入，国外对氟硅酸钠、钾等产品的要求，除产品内在的质量指标外，还特别提出对产品粒度的要求，要求产品粒度大，最好为流砂状，以消除和减少在运输和使用过程中粉尘飞扬对环境和相关人员身体健康的影响。

因此，本发明的一个目的是提供一种可根据市场需要进行调节的既能生产氟硅酸钠又能生产氟硅酸钾的连续生产的方法，本发明的另一个目的是生产出较现有氟硅酸钠、钾生产方法的结晶更为粗大的氟硅酸钠、钾结晶。

本发明方法为一连续生产的方法，第一步是在常温下，在一特殊的反应结晶器内进行酸、盐的连续反应、结晶以及反应母液的分离；第二步是在一连续操作的增稠器设备内进行结晶的洗涤和洗液的分离；第三步是结晶的过滤分离和洗涤；第四步是产品的干燥，其示意工艺流程见附图1。氟硅酸和氯化钠(或氯化钾)的水溶液经计量后加入反应结晶器，反应生成的母液由反应器上部溢液排出，生成的氟硅酸钠(或氟硅酸钾)的结晶，自反应器底部排出，与洗涤水和返回的洗液混合，一道进入增稠器，洗液自增稠器上部溢出，增稠后的料浆自底部排出，加水后进入过滤分离装置，滤、洗液返回增稠器前作洗水应用，滤饼取出经干燥后即得产品。

本发明的核心在于第一步的反应、结晶和分离。其反应为氟硅酸钠、钾的生成反应：

该步的特征在于上述反应在常温下，在一特殊结构的反应结晶器内进行酸、盐的连续反应、结晶以及反应母液的分离。其主要工艺条件为：氟硅酸浓度8～25％H₂SiF₆；氯化钠溶液浓度24～26％NaCl，或生产氟硅酸钾时，氯化钾浓度为22～24％KCl；反应、结晶时间≥30分钟。

从事磷肥生产的人都知道，无论是从普通过磷酸钙生产或是萃取磷酸浓液过程中得到的氟硅酸都含有硅胶，即使经过预处理后在氟硅酸中仍然含有一定数量的硅胶，在间歇法生产中是依靠采用多次沉降分离的方法将硅胶分离干净。即在反应和洗涤过程中，搅拌让物料悬浮，然后静置沉降，利用硅胶和氟硅酸钠、钾结晶自然沉降速度的不同，氟硅酸钠、钾结晶先行沉降到底部，硅胶尚悬浮在液相中时，将母液、洗液放出，从而达到洗涤和分离的目的。另外，在间断生产中缺乏一个稳定的结晶条件，反应所得氟硅酸钠、钾结晶细小，其中尤以氟硅酸钾更甚，在沉降分离过程中容易随液相的分离而导致损失，因此在间歇法生产中产品质量较差，酸、盐等主要原料的消耗亦较高。

为了解决上述问题，获取粗大而均匀的结晶是关键，从结晶学的观点出发，要获取粗大而均匀的结晶，关键是要降低溶液的过饱和度以减少晶核的形成，促进晶核的成长。如在氟硅酸钾的常规生产中采用加热到70～80℃条件下进行反应，就是因为随着温度增高，氟硅酸钾溶解度加大，从而相对应地降低了过饱和度，生成较常温下结晶较大的结晶，但这并不可取。因为温度升高，溶解损失加大，将直接导致消耗定额的提高；加入晶种亦是一种重要的制取粗大结晶的手段。但其通常的做法都是将分离掉反应母液的料浆循环到反应结晶器内从而使得循环系统显得较为复杂且降低反应结晶器的浓度。为此本发明依据结晶原理提出一种特殊结构的反应结晶器，既能实现酸、盐的连续反应、结晶，得到远较间歇方法结晶粗大的结晶，又能实施反应母液的分离，将悬浮于其中的硅胶随着母液的分离一道排出系统。

反应结晶器见附图2，为一双筒结构，内筒内设置一导流筒，筒的下端有一推进式搅拌器，以增加容积循环速率，有利于降低过饱和度；氟硅酸溶液引入导流筒下部固相浓度较高区域，盐溶液在反应结晶器上部以环形管均匀加入，以最大限度地降低局部过饱和度；反应生成的含有氟硅酸钠(或氟硅酸钾)结晶的料浆在内筒和导流筒之间循环，较大的结晶则沉降在底部，由缓慢转动的耙齿移向锥体中部的出料口，较细小的结晶则在循环料浆的带动下继续在器内循环，以逐步长大；反应母液从反应结晶器内筒和外筒之间的环形槽溢流而出，同时将悬浮于其中的硅胶带出。随着母液的排出和结晶在器内的滞留，反应结晶器中的固相含量大幅增加。其作用相当于加入大量晶种，而且通过结晶排出量的控制可改变其中固相含量的数量，从而可以有效地调节和控制结晶的成长，因此本反应结晶器设备不仅能用于氟硅酸钠、钾的生产，而且也能用于其它的类似的通过化学反应结晶的无机盐的生产，包括常温下的化学反应结晶以及加热状态下的反应结晶等。

本发明的第二步是第一步反应排出的料浆的洗涤和沉降分离，这是在一个增稠器内实现的，料浆和洗水以及随后过滤分离的滤液和洗液混合后进入增稠器，利用氟硅酸钠、钾结晶和硅胶沉降速度的差异，固相结晶沉降到底部由耙齿集中到下料口后排出，洗液则夹带悬浮于其中的硅胶一道溢流排出。

本发明的第三步，第四步虽是本发明的的有机组成部分，但可采用通用的过滤和干燥装置，且可较为灵活地变化，在此不予赘述了。

实施例：

在一内筒直径为Φ800的反应结晶器中，先按423Kg/hr的流量投入10％HiSiF₆，直到导流筒和内筒间开始循环时，停止氟硅酸的投料并开始按172Kg/hr的流量投入26％NaCl溶液，当其投入时间相等于氟硅酸的投料时间后，再开始氟硅酸的投料。当稀相母液溢流，稠相料浆又不予排出时，系统中的固相含量则不断升高，在约2小时后开始排出稠相料浆，并注意保持系统的平衡，同时于稠相料浆中加入230Kg/hr水，并于增稠器中分离，增稠器排出的料浆在一Φ400离心机中分离并洗涤，滤饼在105℃烘干，即得产品。分析表明，产品氟硅酸钠含量达99。4％NaSiF₆，+60目筛的数量达52％。

Claims

1.一种大结晶氟硅酸钠、钾的连续生产方法主要包括四步。第一步是在常温下，在一特殊的反应结晶器内进行氟硅酸和氯化钠或氯化钾溶液的连续反应、结晶以及反应母液的分离；第二步是在一连续操作的增稠器设备内进行结晶的洗涤和洗液的分离；第三步是结晶的过滤分离和洗涤；第四步是产品的干燥.其工艺流程简述为：氟硅酸和氯化钠或氯化钾的水溶液经计量后加入反应结晶器，反应生成的母液由反应器上部溢流排出，生成的氟硅酸钠或氟硅酸钾的结晶自反应器底部排出，与洗涤水和返回的洗液混合，一道进入增稠器，洗液自增稠器上部溢出；增稠后的料浆自底部排出，加水后进入过滤分离装置，滤、洗液返回增稠器前作洗水应用，滤饼取出经干燥后即得成品。第一步反应的主要工艺条件为：氟硅酸浓度8～25％H₂SiF₆，氯化钠溶液浓度24～26％NaCl，氯化钠溶液用量为理论量的110～140％；或生产氟硅酸钾时，氯化钾溶液浓度为22～25％KCl，用量为理论量的110～140％；反应、结晶时间＞30分钟。

2.根据权利要求1所述的一种大结晶氟硅酸钠、钾的连续生产方法，其所述特殊的反应结晶器为一双筒结构，内筒内设置一导流筒，筒的下端有一推进式搅拌器，用以实现反应料浆在内筒和导流筒之间循环，反应母液从内筒和外筒间的环形槽溢流排出，沉降到锥形底部的结晶由缓慢转动的耙齿移向锥体中部的下料口排出。本反应器不仅适用于氟硅酸钠、钾的生产而且也能用于其它的类似的通过化学反应结晶的无机盐类的生产，包括常温下的化学反应结晶以及加热状态下的反应结晶等。

3.根据权利要求1所述的连续操作的增稠器是利用稀释和自然沉降的原理来进行洗涤和结晶的分离时，其所使用的洗水一部分是后一工序过滤的滤液和洗液。