氟化氫銨的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟化氫銨的制備方法，本方法將鈉長石分解產(chǎn)生的含有氟化銨的氣體生成物經(jīng)氨水吸收水解處理，得到含有氟化銨的溶液；然后將所述含有氟化銨的溶液高溫分解，生成氟化氫銨溶液；最后將所述氟化氫銨溶液濃縮析晶，得到氟化氫銨成品。上述方法具有工藝簡單，制備成本較低，可推廣性高的優(yōu)點。
【專利說明】氟化氫銨的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟化氫銨的制備方法，尤其涉及一種利用鈉長石制備氟化銨的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氟化氫銨是一種具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)，分子式為NH4HF2,其水溶液顯弱酸性，可以溶解玻璃，微溶于醇，極易溶于冷水，而且非常容易潮解。氟化氫銨能腐蝕玻璃，對皮膚有腐蝕性，可以用作化學(xué)試劑、玻璃蝕刻劑(參與氫氟酸并用)、發(fā)酵工業(yè)消毒劑和防腐劑、由氧化鈹制金屬鈹?shù)娜軇┮约肮桎摪宓谋砻嫣幚韯?，還用于制造陶瓷、鎂合金，鍋爐給水系統(tǒng)和蒸氣發(fā)生系統(tǒng)的清洗脫垢，以及油田砂石的酸處理，也用作烷基化、異構(gòu)化催化劑組分，還可以用于煉鈹、制電焊條、鑄鋼、木材防腐劑等。
[0003]傳統(tǒng)生產(chǎn)氟化氫銨的方法多是采用液氨-氫氟酸中和法，傳統(tǒng)工藝中的氫氟酸主要由瑩石和硫酸反應(yīng)制得，傳統(tǒng)工藝需要消耗寶貴的資源瑩石，氫氟酸成本相當(dāng)高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由鑒于此，本發(fā)明確有必要提供一種生產(chǎn)成本比較低的氟化氫銨的制備方法，以解決上述技術(shù)問題。
[0005]一種氟化氫銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:1.55?2.57:3.28?4.62的質(zhì)量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應(yīng)得到固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物；氣體吸收水解:采用質(zhì)量百分濃度為15%?28%的氨水作為吸收液對所述含有氟化硅的氣體生成物進(jìn)行吸收水解處理；陳化并過濾水解產(chǎn)物，得到含有氟化銨的濾液；
高溫分解:加熱所述含有氟化銨的濾液，使氟化銨在130°C?180°C分解，形成氟化氫銨溶液及氨氣；
濃縮結(jié)晶氟化氫銨:對所述氟化氫銨溶液進(jìn)行濃縮處理，并調(diào)節(jié)pH值為3.5?4，濃縮后的氟化氫銨溶液冷卻結(jié)晶，離心分離，獲得氟化氫銨產(chǎn)品。
[0006]基于上述氟化氫銨的制備方法，所述鈉長石分解的步驟包括:在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去其中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應(yīng)2小時?5小時得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和所述含有氟化硅的氣體生成物。在該步驟中，所述反應(yīng)溫度可以為100°C、150°C、180°C、200°C，優(yōu)選為120°C?200°C;所述反應(yīng)時間優(yōu)選為2.5小時?4小時。
[0007]基于上述氟化氫銨的制備方法，所述氣體吸收水解的步驟包括:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中被所述吸收塔中的吸收液氨水吸收并水解，并控制水解溫度在75V?90°C，且調(diào)節(jié)水解反應(yīng)終點的pH值為8?9 ;使所述水解產(chǎn)物在30°C?40°C陳化2小時?3小時；將陳化后的水解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾，制備白炭黑，經(jīng)壓濾機(jī)過濾的濾液即為所述含有氟化銨的溶液。
[0008]基于上述氟化氫銨的制備方法，所述氣體吸收水解的步驟進(jìn)一步包括向所述吸收液中加入所述氟化硅重量0.15%?0.3%的氨三乙酸鈉。
[0009]基于上述氟化氫銨的制備方法，在所述氣體吸收水解的步驟中，吸收液中的氨水的加入量為按照反應(yīng)理論所需質(zhì)量的105%?125%。
[0010]基于上述氟化氫銨的制備方法，所述高溫分解的步驟包括:將所述含有氟化銨的濾液置于脫氨釜中加熱濃縮，加熱濃縮后的氟化銨溶液至130°C?180°C分解脫氨，反應(yīng)生成的氨氣經(jīng)冷卻循環(huán)吸收為氨水，存于貯罐，為脫硅備用。
[0011 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的氟化氫銨的制備方法中不使用氫氟酸，使用鈉長石分解的氟化硅氣體代替無水氟化氫生產(chǎn)氟化氫銨的方法，使氟化硅氣體中的4個氟全部得已釋放，來代替氫氟酸，能夠大大降低生產(chǎn)成本，提升氟化氫銨生產(chǎn)企業(yè)效益，而且充分利用含氟廢氣，降低含氟廢水的排出量，同時避免了氟資源的浪費，也降低了對環(huán)境的污染，節(jié)約了生產(chǎn)成本；本發(fā)明提供的氟化氫銨的制備方法中，鈉長石的分解溫度在100°C?200°C，反應(yīng)條件溫和，對設(shè)備的要求比較低；而且采用低溫濃縮、低溫結(jié)晶的方法制得氟化銨晶體，工藝簡單，容易實現(xiàn)，降低成本，綜合利用程度高、工藝先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)可行；而且，本發(fā)明在四氟化硅水解過程中加入氨三乙酸鈉作為硅絡(luò)合試劑，防止用氨脫硅時生成氟硅酸銨和氟化銨的絡(luò)合物沉淀，提高二氧化硅與水的分離性，從而提高氟化氫銨的產(chǎn)率。

【具體實施方式】
[0012]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013]實施例1
一種氟化氫銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:先將鈉長石和螢石在10CTC下預(yù)加熱30分鐘左右，再加入98%的硫酸使三者在100°C和自生壓力下反應(yīng)5小時左右，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物，其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:1.55:3.28，反應(yīng)原理為:
CaF2 + H2SO4 = 2HF + CaSO4
2NaAlSi308 + 24HF + 4H2S04 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 6SiF4 ? + 16Η 20 ；
氣體吸收水解:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中水解，并控制水解溫度在78°C，并調(diào)節(jié)水解反應(yīng)終點的pH值約為8，其中，所述吸收塔中的吸收液為質(zhì)量百分濃度為15%的氨水和氟化硅重量0.15%的氨三乙酸鈉的混合液，所述氨水的加入量為按照反應(yīng)理論所需質(zhì)量的105% ;使所述水解產(chǎn)物在30°C陳化3小時；將陳化后的水解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾，制備白炭黑，經(jīng)壓濾機(jī)過濾的濾液即為所述含有氟化銨的溶液；其中，該氣體吸收水解過程的反應(yīng)原理為:3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S12 I，
H2SiF6 + 6NH3.H2O = 6NH4F + S12 I + 4H 20 ；
高溫分解:將所述含有氟化銨的濾液置于脫氨釜中進(jìn)行加熱濃縮，加熱濃縮后的氟化銨溶液至130°C分解脫氨，反應(yīng)生成的氨氣經(jīng)冷卻循環(huán)吸收為氨水，存于貯罐，為脫硅備用，其中，該步驟的反應(yīng)原理為:
2NH4F = NH4HF2 + NH3 ? ；
濃縮結(jié)晶氟化氫銨:對所述氟化氫銨溶液進(jìn)行濃縮，調(diào)節(jié)pH值約為3.5，濃縮后的氟化氫銨溶液冷卻結(jié)晶，離心分離，獲得氟化氫銨產(chǎn)品。
[0014]實施例2
本實施例與實施例1提供的氟化氫銨的制備方法基本相同，不同之處在于:在鈉長石分解過程中，預(yù)加熱的溫度為150°C，預(yù)加熱的時間為20分鐘；反應(yīng)的溫度為150°C，反應(yīng)的時間為3.5小時，且鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2:4 ;在氣體吸收水解的過程中，所述吸收液為質(zhì)量百分濃度為22%的氨水和氟化硅重量0.2%的氨三乙酸鈉的混合液，氟化硅的水解溫度約為85°C，水解反應(yīng)終點的pH值約為8.5，所述氨水的加入量為按照反應(yīng)理論所需質(zhì)量的115%，所述水解產(chǎn)物在35°C陳化2.5小時；高溫分解的步驟中，所述氟化銨溶液的分解溫度為155°C ;在濃縮結(jié)晶氟化氫銨的過程中，所述氟化氫銨溶液的pH值約為 3.8o
[0015]實施例3
本實施例與實施例1提供的氟化氫銨的制備方法基本相同，不同之處在于:在鈉長石分解的過程中，預(yù)加熱的溫度為200°C，預(yù)加熱的時間為15分鐘；反應(yīng)的溫度為200°C，反應(yīng)的時間為2小時，且鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2.5:4.6 ;在氣體吸收水解的過程中，所述吸收液為質(zhì)量百分濃度為28%的氨水和氟化硅重量0.3%的氨三乙酸鈉的混合液，氟化硅的水解溫度約為90°C，水解反應(yīng)終點的pH值約為9，所述氨水的加入量為按照反應(yīng)理論所需質(zhì)量的130% ;所述水解產(chǎn)物在40°C陳化2小時；在高溫分解的步驟中，所述氟化銨溶液的分解溫度為180°C ;在所述濃縮結(jié)晶氟化氫銨的步驟中，所述氟化氫銨溶液的pH值約為4。
[0016]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種氟化氫銨的制備方法，包括以下步驟: 鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:1.55?2.57:3.28?4.62的質(zhì)量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應(yīng)得到固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物； 氣體吸收水解:采用質(zhì)量百分濃度為15%?28%的氨水作為吸收液對所述含有氟化硅的氣體生成物進(jìn)行吸收水解處理；陳化并過濾水解產(chǎn)物，得到含有氟化銨的濾液； 高溫分解:加熱所述含有氟化銨的濾液，使氟化銨在130°C?180°C分解，形成氟化氫銨溶液及氨氣； 濃縮結(jié)晶氟化氫銨:對所述氟化氫銨溶液進(jìn)行濃縮，并調(diào)節(jié)PH值為3.5?4，濃縮后的氟化氫銨溶液冷卻結(jié)晶，離心分離，獲得氟化氫銨產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化氫銨的制備方法，其特征在于:所述鈉長石分解的步驟包括:在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去其中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應(yīng)2小時?5小時得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和所述含有氟化硅的氣體生成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化氫銨的制備方法，其特征在于:所述氣體吸收水解的步驟包括:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中被所述吸收塔中的吸收液氨水吸收并水解，并控制水解溫度在75°C?90°C，且調(diào)節(jié)水解反應(yīng)終點的pH值為8?9 ;使所述水解產(chǎn)物在30°C?40°C陳化2小時?3小時；將陳化后的水解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾，制備白炭黑，經(jīng)壓濾機(jī)過濾的濾液即為所述含有氟化銨的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟化氫銨的制備方法，其特征在于:所述氣體吸收水解的步驟進(jìn)一步包括向所述吸收液中加入所述氟化硅重量0.15%?0.3%的氨三乙酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的氟化氫銨的制備方法，其特征在于:在所述氣體吸收水解的步驟中，吸收液中的氨水的加入量為按照反應(yīng)理論所需質(zhì)量的105%?125%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化氫銨的制備方法，其特征在于:所述高溫分解的步驟包括:將所述含有氟化銨的濾液置于脫氨釜中進(jìn)行加熱濃縮，加熱濃縮后的氟化銨溶液至130°C?180°C分解脫氨，反應(yīng)生成的氨氣經(jīng)冷卻循環(huán)吸收為氨水，存于貯罐，為脫硅備用。
【文檔編號】C01C1/16GK104445274SQ201410700948
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李英春, 梁國棟, 付建國 申請人:嵩縣中科孵化器有限公司