一種氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法技術

本發明專利技術一種氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法，包括：將氟硅酸根含量為3%～40%的氟硅化合物溶液與氨水或液氨或碳酸銨在反應槽中混合反應，反應液pH值0.5～3為反應控制終點；將反應液送入蒸發濃縮系統，同時加入氫氟酸或氟化銨溶液亦或固體氟化銨，在真空度為50kPa～79kPa、溫度為50℃～65℃的條件下濃縮；水蒸氣經冷凝后送到污水處理車間處理；濃縮產生的氟硅酸銨晶體自然沉降進入液封槽，氟硅酸銨晶漿通過泥漿泵送入離心機脫水，得到氟硅酸銨晶體和濾液，濾液循環使用；氟硅酸銨晶體經干燥后得到固體氟硅酸銨。本發明專利技術技術經濟有效地生產出固體氟硅酸銨，解決了磷肥企業氟污染問題，同時為磷肥企業發展氟化工產業奠定基礎。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及化工領域中氟化工行業無機氟鹽的制備技術，具體來說涉及一種利用氟硅酸或氟硅酸和氟硅酸銨混合物來制備固體氟硅酸銨的技術方法。
技術介紹
傳統行業中氟硅酸銨主要有螢石和石英混合酸解后，經水吸收后再進一步氨化而得；氟硅酸銨主要用作釀造業中的消毒劑，玻璃蝕刻劑，織物防蛀劑，木材防腐齊U，金屬焊接助熔劑，也用于電鍍工業及用于制備人造冰晶石等。隨著磷礦伴生氟硅資源綜合利用技術的進一步深入，利用磷肥企業副產氟硅酸生產氟化銨、無水氟化氫技術已基本成熟，因此利用磷肥企業的氟硅酸生產氟硅酸銨，氟硅酸銨再進一步生產固體氟化銨、固體氟化氫銨、無水氟化氫等氟化工系列產品；氟硅酸銨已成為磷礦伴生氟硅資源綜合利用的一個重要中間產品。當磷肥企業磷酸濃縮的氟吸收系統中為防止硅膠堵塞系統而加入氟化銨溶液溶解硅膠后，磷肥企業副產將是氟硅酸和氟硅酸銨的混合物。因此，在綜合利用磷肥企業副產氟硅酸的同時，還應綜合考慮氟硅酸和氟硅酸銨的混合物的利用。從氟硅化合物溶液到固體氟化銨、固體氟化氫銨、無水氟化氫等氟化工系列產品，一個共同的特點均是脫出氟硅酸中的水。因此，在哪個工序脫出水，是磷肥企業副產氟硅化合物綜合利用技術的關鍵。在分析氟硅酸銨、氟化銨、氟化氫銨和氟化氫的理化性質后，認為在制備氟硅酸銨階段脫水在工藝上最易于實現。固體氟硅酸銨的制備，為綜合利用磷肥企業氟硅化合物發展氟化工產業、硅化工產業奠定基礎。目前利用磷肥企業副產的氟硅化合物來生產氟硅酸銨已申請的專利技術只有程建方同志申請的專利CN101850978A “利用磷肥生產中含氟尾氣制備氟硅酸銨的方法”和貴州開磷(集團)有限責任公司申請的專利CN102701214A “一種制備高純氟硅酸銨的方法”。“利用磷肥生產中含氟尾氣制備氟硅酸銨的方法”是用氟硅酸銨結晶母液作為洗滌液用于吸收磷肥含氟尾氣，得到高濃度的含氟富液，再用氨中和，過濾，將濾液冷卻并析出氟硅酸銨結晶；該工藝存在如下問題工藝中涉及將高溫物料冷卻結晶會消耗大量能量，低溫濾液返回使用需升溫也要會消耗大量能量；磷酸濃縮系統中會產生大量硅膠，使得到的氟硅酸銨不純甚至不易過濾和干燥。“一種制備高純氟硅酸銨的方法”提到的是采用不小于10%氟娃酸與氨純度大于99. 9%的液氨反應,反應體系pH值達到3 5時,將反應液在低溫閃蒸濃縮系統中真空度SOkPa和溫度70°C的條件下濃縮得到氟硅酸銨；該工藝存在如下問題工藝中對液氨品質要求較高；反應液PH值3以上氟硅酸開始發生分解、特別是pH值4以上產生大量二氧化硅，影響氟硅酸銨的濃縮過程、氟硅酸銨固體過濾和降低產品的主含量。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種磷肥企業副產氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法，為綜合利用磷肥企業氟硅化合物生產固體氟化銨、固體氟化氫銨、無水氟化氫等氟化工系列產品，發展氟化工產業、硅化工產業奠定基礎。本專利技術，產出的固體氟硅酸胺可為我單位已申請專利CN18840773B號“一種氟硅化合物的氨解及氟硅元素的分離方法”提供原料或直接投放市場。本專利技術所述方法其特征是依次按下列步驟進行(1)將氟硅酸根SiFt含量為3% 40%w/w的氟硅化合物溶液與氨水或液氨或碳酸銨在反應槽中進行充分混合并反應，反應液pH值O. 5 3為反應控制終點； (2)將上述步驟(I)得到的反應液送入蒸發濃縮系統，同時加入濃度為20% 50%w/w氫氟酸或濃度為15% 45%w/w氟化銨溶液亦或固體氟化銨，氫氟酸或氟化銨的用量以氟計為氟硅化合物原料所含氟的O. 1% 10% ;在真空度為50kPa 79kPa、溫度為50°C 65°C的條件下濃縮；濃縮系統排出的水蒸氣經循環水冷凝后，冷凝水送到污水處理車間進行處理； (3)上述步驟(2)產生的氟硅酸銨晶體自然沉降進入液封槽，通過泥漿泵將液封槽底部的氟硅酸銨晶漿送入離心機脫水，得到氟硅酸銨晶體和濾液，濾液返回步驟(2)繼續重復操作； (4)上述步驟(3)得到氟硅酸銨晶體經干燥后即可得到固體氟硅酸銨產品，氟硅酸銨含量大于98%。上述步驟(I)指的氟硅化合物可以是氟硅酸，也可以是氟硅酸和氟硅酸銨的混合物。上述步驟(I)中若磷酸的質量分數大于O. 5%時，氟硅化合物溶液進入步驟(I)前先將溶液除磷酸，在氟硅化合物溶液中加入氫氧化鐵固體，加入量為沉淀溶液中磷酸的理論用量，過濾后濾液再按步驟(I)操作進行。上述步驟(2)的優化條件為加入氫氟酸濃度為40% 50%w/w，氟化銨溶液濃度為35% 45%w/w或固體氟化銨，氫氟酸或氟化銨的用量以氟計為氟硅化合物原料所含氟的O.5% 5%w/w。上述步驟(3 )的液封槽與真空濃縮系統的連接方式為蒸發室底部延伸出的直管插入液封槽的液面以下，利用大氣壓和系統真空度之間壓差建立濃縮裝置中的液位。上述步驟(3)的經離心機脫水后的氟硅酸銨晶體，可以不經過干燥直接用作生產氟化銨、氟化氫銨、氫氟酸、無水氟化氫的原料。上述優選條件為步驟(I)反應液pH值I. 5 2. 5為反應控制終點。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點1、反應液pH值I. 5 2. 5為反應控制終點，反應過程不析出硅膠；2、濃縮過程加入氫氟酸或氟化銨溶液，溶解原料中帶來的硅膠，同時也抑制氟硅酸根離子濃縮過程中發生水解，為生產高純度固體氟硅酸銨提供保障；3、采用常壓設備液封槽與真空濃縮系統的蒸發室相連接，既能保證濃縮過程在真空條件下進行，又能將產生的氟硅酸銨晶體及時沉降到液封槽，實現在真空濃縮生產過程中將氟硅酸銨晶體在常壓設備中取出，同時液封槽有很大的固體氟硅酸銨存儲能力，不會因為固體氟硅酸銨未及時取出而影響濃縮系統的正常運行；若濃縮系統蒸發室中產生的固體氟硅酸銨不進入液封槽而直接送入離心機，當離心機故障停止或無計劃停止時，未能及時取出的固體將堵塞濃縮系統。本專利技術工業化試驗證明能經濟有效地生產固體氟硅酸銨；固體氟硅酸銨用作生產氟化銨、氟化氫銨、氫氟酸、無水氟化氫的原料，也可經干燥后作為終端產品進入市場銷售；為綜合利用磷肥企業氟硅化合物發展氟化工產業、硅化工產業奠定基礎。附圖說明圖I為本專利技術方法的流程示意圖。圖中I為反應槽，II為蒸發室，III為蒸汽冷凝器，IV為液封槽，V為離心機，VI為濾液循環槽，Vn為石墨換熱器，VDI為軸流泵，IX為晶漿泵，X為濾液循環泵。其中蒸發室II底部延伸出的直管插入液封槽IV的液面以下，利用大氣壓和系統真空度之間壓差建立濃縮裝置中的液位；液封槽常壓，容積足夠容納濃縮系統的運行時所有物料；蒸發室濃縮產生的氟硅酸銨晶體及時沉降到液封槽，氟硅酸銨晶體在常壓條件下取出。具體實施方式 實施例I 我單位建設的1600噸/年氟硅酸銨中試裝置采用本專利技術方法生產固體氟硅酸銨。來自磷酸濃縮氟吸收系統氟硅酸根SiFt含量為8%w/w的氟硅化合物溶液與液氨在反應槽中進行充分混合并反應，反應液pH值2為反應控制終點；將反應液送入蒸發濃縮系統，同時加入濃度約為30%的氟化銨溶液，采用110 120°C，0. 05 O. 2Mpa的水蒸氣進行加熱，換熱設備為列管石墨換熱器；在真空度約為75kPa、溫度約為60°C的條件下濃縮；濃縮系統排出的水蒸氣經循環水冷凝后，冷凝水進入濁水站，再送到污水處理車間進行處理。濃縮過程產生的氟硅酸銨晶體自然沉降進入液封槽，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法，其特征是依次按下列步驟進行：（1）將氟硅酸根???????????????????????????????????????????????含量為3%～40%w/w的氟硅化合物溶液與氨水或液氨或碳酸銨在反應槽中進行充分混合并反應，反應液pH值0.5～3為反應控制終點；（2）將上述步驟（1）得到的反應液送入蒸發濃縮系統，同時加入濃度為20%～50%w/w氫氟酸或濃度為15%～45%w/w氟化銨溶液亦或固體氟化銨，氫氟酸或氟化銨的用量以氟計為氟硅化合物原料所含氟的0.1%～10%；在真空度為50kPa～79kPa、溫度為50℃～65℃的條件下濃縮；濃縮系統排出的水蒸氣經循環水冷凝后，冷凝水送到污水處理車間進行處理；（3）上述步驟（2）產生的氟硅酸銨晶體自然沉降進入液封槽，通過泥漿泵將液封槽底部的氟硅酸銨晶漿送入離心機脫水，得到氟硅酸銨晶體和濾液，濾液返回步驟（2）繼續重復操作；（4）上述步驟（3）得到氟硅酸銨晶體經干燥后即可得到固體氟硅酸銨產品，氟硅酸銨含量大于98%。2012105650168100001dest_path_image002.jpg

【技術特征摘要】
1.一種氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法，其特征是依次按下列步驟進行(1)將氟硅酸根SiF^含量為3% 40%w/w的氟硅化合物溶液與氨水或液氨或碳酸銨在反應槽中進行充分混合并反應，反應液pH值0. 5 3為反應控制終點； (2)將上述步驟(I)得到的反應液送入蒸發濃縮系統，同時加入濃度為20% 50%w/w氫氟酸或濃度為15% 45%w/w氟化銨溶液亦或固體氟化銨，氫氟酸或氟化銨的用量以氟計為氟硅化合物原料所含氟的0. 1% 10% ;在真空度為50kPa 79kPa、溫度為50°C 65°C的條件下濃縮；濃縮系統排出的水蒸氣經循環水冷凝后，冷凝水送到污水處理車間進行處理； (3)上述步驟(2)產生的氟硅酸銨晶體自然沉降進入液封槽，通過泥漿泵將液封槽底部的氟硅酸銨晶漿送入離心機脫水，得到氟硅酸銨晶體和濾液，濾液返回步驟(2)繼續重復操作； (4)上述步驟(3)得到氟硅酸銨晶體經干燥后即可得到固體氟硅酸銨產品，氟硅酸銨含量大于98%。2.如權利要求I所述的一種氟硅化合物制備固體氟硅酸銨的方法，其特征是步驟(I)指的氟硅化合物可以是氟硅酸，也可以是氟硅酸和氟硅酸銨的混合物。3.如權利要求I所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田娟，唐波，陳文興，蔣仁波，周昌平，張筑南，
申請(專利權)人：貴州省化工研究院，
類型：發明
國別省市：