JPH1087314A - 燐酸製造プロセスからフッ化ケイ素を回収する方法 - Google Patents

燐酸製造プロセスからフッ化ケイ素を回収する方法

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JPH1087314A
JPH1087314A JP24289196A JP24289196A JPH1087314A JP H1087314 A JPH1087314 A JP H1087314A JP 24289196 A JP24289196 A JP 24289196A JP 24289196 A JP24289196 A JP 24289196A JP H1087314 A JPH1087314 A JP H1087314A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燐酸製造プロセスからSiFを安価
に、しかも連続的に回収する。 【解決手段】 燐鉱石と硫酸液を接触させ燐酸を製造
するプロセスにおいて、該燐鉱石と該硫酸液を接触する
際に酸化ケイ素を加え、得られた粗燐酸を濃縮し、発生
する蒸気あるいは凝縮液中の珪フッ化水素酸を濃硫酸に
て分解し、燐酸製造プロセスからフッ化ケイ素を回収す
る方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燐酸製造プロセス
からフッ化ケイ素(以下、単にSiFと記す)を回収
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SiFは、含フッ素アモルファスシリ
コン膜の原料として、あるいは光ファイバー用配線の原
料として使用されている。この製造方法も数多く知られ
ており、代表的なものとしては以下の方法が公知であ
る。
【0003】(1) HFとSiOとの反応 濃硫酸存在下でフッ酸(HF)と酸化ケイ素(Si
)を反応させる方法(特公昭59−34130号公
報)が知られている。
【0004】(2) 金属珪弗化物の熱分解反応 珪弗化ソーダ(NaSiF)あるいは珪弗化バリウ
ム(BaSiF)を熱分解する方法は副生物を生じな
い為、高純度のSiFが得られるが、減圧下での熱分
解が必要で、連続的なプロセスの設計が困難で、高コス
トとなる。 NaSiF → SiF+2NaF ・・・ (2) BaSiF → SiF+BaF・・・ (3)
【0005】(3) 珪フッ化水素酸水溶液の分解反応 珪フッ化水素酸水溶液(HSiF)を濃硫酸中で分
解する方法も以前から良く知られているが、珪フッ化水
素酸水溶液の濃度が、通常15〜40%であることか
ら、多量の硫酸を必要とする為、経済性や処理方法など
に問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燐酸
製造プロセスからSiFを安価に回収する方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、燐鉱石と硫酸から燐酸を製造する工程
で、酸化ケイ素を用いることにより燐酸製造プロセスか
ら排出されるSiFを、連続的に回収し、コストの低
減を図ることを見い出した。
【0008】即ち、本発明は燐鉱石と硫酸液を接触させ
燐酸を製造するプロセスにおいて、該燐鉱石と該硫酸液
を接触する際に酸化ケイ素を加え、得られた粗燐酸を濃
縮し、発生する蒸気あるいは凝縮液中の珪フッ化水素酸
を濃硫酸にて分解し、フッ化ケイ素を得ることを特徴と
する燐酸製造プロセスからフッ化ケイ素を回収する方法
に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のSiFの回収プロセスは、燐酸製造プロセス
が燐鉱石を原料とし、燐酸を生産する能力を有するプロ
セスにおいて有用に利用できる。燐鉱石の主成分を化学
式で示すとCa10(POで表され、一般的
に、この燐鉱石と硫酸液を反応槽で攪拌することによっ
て、下式(5)に示すように二水石膏と燐酸液が得られ
る。 Ca10(PO+10HSO+20HO → 10CaSO・2HO+6HPO+2HF ・・・(5)
【0010】本発明では、この主反応に酸化ケイ素を加
えることによって(5)式で生成するHFを、下式
(6)に示すように珪フッ化水素酸とすることにある。 6HF+SiO → HSiF+2H0 ・・・ (6) 酸化ケイ素の使用量は、燐鉱石中の主成分(Ca
10(PO)1モルに対して0.34モル以
下、好ましくは0.32〜0.33の範囲で加えるのが
好適である。酸化ケイ素の量が0.34モルを超える
と、副生する石膏と燐酸分の分離が悪化するので好まし
くない。
【0011】次に、これを遠心分離器によって、珪フッ
化水素酸を含む粗燐酸と石膏とに分離される。この粗燐
酸液を、エバポレーターを用い減圧下で加熱することに
よって、粗燐酸が濃縮され、また一方、水を含む珪フッ
化水素酸の蒸気が発生する。本発明は、この水を含む珪
フッ化水素酸を回収し、濃硫酸に接触させ(4)式に示
す分解反応を行う。そして濃硫酸は、図1の工程図に示
すように、水を含む珪フッ化水素酸と接触した後、フッ
化水素及び水を混在し、初期工程の燐鉱石との反応用と
して使用するので、効率よく、コストも大幅に削減でき
る。
【0012】次に、水を含む珪フッ化水素酸を、濃硫酸
に接触させる反応容器について説明する。反応容器の形
状は、特に限定するものではないが一般的な吸収搭また
は槽型反応器が使用できる。また、接液部、接ガス部は
フッ素樹脂でコーテングあるいはライニングすることが
望ましい。
【0013】吸収塔は、図2に示す円筒状の反応器で、
上部より濃硫酸を散布し、また下部より水を含む珪フッ
化水素酸の蒸気を導入し、濃硫酸と接触させて塔頂部よ
り、SiFガスを取り出す構造である。また吸収塔内
部に充填材を充填することや棚段を設けることにより効
率は更に向上する。
【0014】また、流通式の槽型反応器は、図3に示す
ジャッケット付反応槽で、出口にコンデンサーを設置
し、20℃以下の冷媒を通液にすることにより、発生ガ
ス中のフッ化水素及び水分を抑えることができる。ま
た、図4に示す吸収塔と流通式の縦型反応器を組み合わ
せることも好適な方法である。
【0015】本発明で使用する濃硫酸とは、濃度が85
重量%以上のものをいい、好ましくは95重量%以上の
濃硫酸を使用する。この濃硫酸に水を含む珪フッ化水素
酸を接触するので、液相の硫酸の濃度は、幾分低下する
が、82重量%以上に保つことによって収率よくSiF
を回収することができる。また、液相の硫酸の濃度が
75重量%以下になると、分解が進行せずSiFの発
生がなく好ましくない。
【0016】反応器より発生したSiFガス中には、
若干の水分、フッ化水素等の不純物を含んでいるので、
必要に応じて(深冷分離)蒸留や吸着剤を用い、これら
の不純物を除去することにより、高純度のSiFを得
ることができる。吸着剤を用い精製を行う場合、吸着剤
としては活性アルミナ、シリカ、天然または合成ゼオラ
イト、活性炭等が用いられる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例をもって説明する。な
お、%は特記しないかぎり重量%を表す。 実施例1 南アフリカ産燐鉱石を主成分であるCa10(PO
ベースで500t/Dayを主原料とし、これに
硫酸を98%換算で496t/Day 水520t/D
ay、酸化ケイ素を9.9t/Dayを反応槽で混合
し、石膏及び珪フッ化水素酸を含む40%粗燐酸液を得
た。該粗燐酸液を濃縮工程に導き、エバポレーターにて
缶液温度80℃、圧力100torrの条件で燐酸濃度
を75%まで濃縮した。ここで発生した蒸気は、おおよ
そ水分が300t/Day、珪フッ化水素酸24t/D
ayであった。次に図2に示す吸収塔(0.4mφ×5
m)を用い、フィード管1より該蒸気の一部2t/Da
yを導入した。同時に濃硫酸フィード管3より98%硫
酸を20t/Dayで散布し、塔頂のガス出口管2より
SiFガス100kg/Dayを回収した。濃硫酸が
珪フッ化水素酸と接触後、フッ化水素及び水分を含むお
よそ90%濃度の硫酸を液相出口管4より抜液し、燐鉱
石と硫酸液を接触させる初期工程に戻し、粗燐酸を得る
ための硫酸として再使用した。
【0018】実施例2 実施例1と同様の原料組成で粗燐酸を製造し、濃縮工程
に導いた。ここでも同条件で濃縮し、ここで発生する蒸
気の一部を冷却し凝縮させた。図3に示す流通型反応槽
(容積100L)を用い、凝集した珪フッ化水素酸水溶
液2t/Dayをフィード管1より添加した。同時に濃
硫酸フィード管3より98%硫酸を20t/Dayで供
給し、攪拌機9で混合した。また反応槽のジャケット部
及びコンデンサ−部に5℃の冷却水を循環し、反応熱の
除熱並びにガスに同伴する水分を除去した。この時の液
相の温度は25℃であった。この方法により、ガス出口
管2よりSiFガス100kg/Dayを回収した。
液相は、液相出口管4より抜液し、燐鉱石と硫酸液を接
触させる初期工程に戻し、粗燐酸を得るための硫酸とし
て再使用した。
【0019】
【発明の効果】本発明は、燐酸製造プロセスから珪フッ
化水素酸を副生させ、これに濃硫酸を接触させてSiF
を回収する方法である。また本発明は、燐鉱石中のフ
ッ素の利用法の一つとして、連続プロセスを実用化し、
コストの低減を図るものである。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明工程図の一例
【図2】 吸収塔
【図3】 流通式槽型反応器
【図4】 吸収塔と流通式槽型を組み合わせた反応器の
一例
【符号の説明】
1.水分を含む珪フッ化水素酸のフィード管 2.ガス出口管 3.濃硫酸フィード管 4.液相出口管 5.吸収塔本体 6.冷媒循環用配管 7.流通式槽型反応器本体 8.コンデンサー 9.攪拌機 10.バルブ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燐鉱石と硫酸液を接触させ燐酸を製造
    するプロセスにおいて、該燐鉱石と該硫酸液を接触する
    際に酸化ケイ素を加え、得られた粗燐酸を濃縮し、発生
    する蒸気あるいは凝縮液中の珪フッ化水素酸を濃硫酸に
    て分解し、フッ化ケイ素を得ることを特徴とする燐酸製
    造プロセスからフッ化ケイ素を回収する方法。
  2. 【請求項2】 珪フッ化水素酸を濃硫酸にて分解した
    後、フッ化水素及び水分を含む硫酸を、燐鉱石と硫酸液
    を接触させる初期工程に戻し、粗燐酸を得るための硫酸
    として再使用する請求項1記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110723860A (zh) * 2019-11-28 2020-01-24 四川恒泽建材有限公司 一种速凝剂的废水处理装置

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