氟硅酸鈉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟硅酸鈉的制備方法，本方法利用鈉長(zhǎng)石分解反應(yīng)中產(chǎn)生的固體殘?jiān)秃蟹璧臍怏w生成物作為原料制備氟硅酸鈉，將所述固體殘?jiān)?jīng)硫酸液浸提得到的酸浸液經(jīng)陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂柱去除其中的硫酸鋁，得到純度較高的硫酸鈉溶液；將所述氣體生成物進(jìn)行水解得到氟硅酸溶液；將所述氟硅酸溶液置于氟硅酸鈉結(jié)晶釜中，攪拌的同時(shí)加入所述硫酸鈉溶液，讓所述氟硅酸溶液與所述硫酸鈉溶液充分反應(yīng)，得到氟硅酸鈉沉淀，通過(guò)過(guò)濾、干燥處理制得氟硅酸鈉成品。本方法成本低，所得氟硅酸鈉的產(chǎn)率高，同時(shí)避免酸液的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。
【專利說(shuō)明】氟硅酸鈉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟硅酸鈉的制備方法，尤其涉及一種利用鈉長(zhǎng)石制備氟硅酸鈉的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氟硅酸鈉通常呈現(xiàn)為白色顆粒或結(jié)晶性粉末，無(wú)臭，無(wú)味。氟硅酸鈉是建筑、建材工業(yè)用量最大的氟硅酸鹽品種。它主要用作搪瓷助溶劑，玻璃乳白劑、耐酸膠泥和耐酸混凝土凝固劑和木材防腐劑，農(nóng)藥工業(yè)中用于制造殺蟲(chóng)劑。此外，氟硅酸鈉還可以用于制藥和飲用水的氟化處理，及制造人造冰晶石的氟化鈉。因此，氟硅酸鈉是一種應(yīng)用比較廣泛的化工制品，需求量比較大。然而，現(xiàn)有的氟硅酸鈉主要是利用磷礦石生產(chǎn)磷酸及其相關(guān)產(chǎn)品的過(guò)程中產(chǎn)生的大量含氟氣體制備的，氟硅酸鈉的產(chǎn)量通常受到磷酸及其相關(guān)工業(yè)的影響，而且生產(chǎn)過(guò)程中通常會(huì)有酸性污染物排放，影響環(huán)境，不能滿足現(xiàn)有的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]由鑒于此，本發(fā)明提供一種氟硅酸鈉的制備方法，該制備方法不會(huì)產(chǎn)生酸性污染物，且成本比較低。
[0004]一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長(zhǎng)石分解:將鈉長(zhǎng)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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?jiān)秃蟹薜臍怏w生成物；
制備氟硅酸溶液:對(duì)所述氣體生成物進(jìn)行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解液；
浸取固體殘?jiān)?在80°C?100°C下，用質(zhì)量百分濃度為3%?10%的硫酸溶液浸取所述固體殘?jiān)玫剿峤?；過(guò)濾，得到含有硫酸鈉、硫酸鋁的酸浸液；
制備硫酸鈉溶液:采用陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂柱吸附所述酸浸液中的鋁離子以去除所述酸浸液中的硫酸鋁，處理所述去除硫酸鋁后的酸浸液得到質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液；
合成氟硅酸鈉:將所述含有氟硅酸溶液的水解液置于結(jié)晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為8%?20% ;邊攪拌所述氟硅酸溶液邊加入所述質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且控制所述結(jié)晶釜中的硫酸鈉與氟硅酸的摩爾比為I?1.2:1 ;所述硫酸鈉溶液添加完后，繼續(xù)攪拌5分鐘?20分鐘后靜置，得到氟硅酸鈉沉淀；進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理制得氟硅酸鈉成品，并回收濾液中的硫酸。
[0005]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述鈉長(zhǎng)石分解的過(guò)程包括先在100°C?200°C下對(duì)所述鈉長(zhǎng)石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長(zhǎng)石和螢石原料；再將所述98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長(zhǎng)石和螢石原料中反應(yīng)2小時(shí)?5小時(shí)，得到所述含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?jiān)退龊蟹璧臍怏w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(shí)間優(yōu)選為2.5小時(shí)?4小時(shí)。
[0006]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述制備氟硅酸溶液的步驟包括:采用除塵過(guò)濾器過(guò)濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過(guò)濾后的氣體生成物依次通到一、二級(jí)吸收塔中進(jìn)行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液。
[0007]具體地，所述氣體反應(yīng)物經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、水解后進(jìn)入一級(jí)濃相收集槽中，所述一級(jí)濃相收集槽收集的濃相物輸送到合成氟硅酸鈉的結(jié)晶釜中進(jìn)行反應(yīng)，其中，所述一級(jí)吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；所述一級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到一級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述一級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級(jí)吸收塔出來(lái)的尾氣進(jìn)入所述二級(jí)吸收塔中，被所述二級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級(jí)吸收塔水解后的吸收液進(jìn)入二級(jí)濃相吸收槽，所述二級(jí)濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述合成氟娃酸鈉的結(jié)晶!!中進(jìn)行反應(yīng)；所述二級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到二級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收，其中，所述二級(jí)吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；檢測(cè)所述一級(jí)吸收循環(huán)槽、所述二級(jí)吸收循環(huán)槽中的所述氟硅酸溶液中的氟離子濃度達(dá)到lOmol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液輸送到所述合成氟娃酸鈉的結(jié)晶!！中進(jìn)行反應(yīng)。
[0008]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述制備硫酸鈉溶液的過(guò)程中，所述硫酸鈉溶液的溫度為35°C?60°C。
[0009]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，加入到所述結(jié)晶釜中的所述氟硅酸溶液的測(cè)量密度為1.06g/ml?1.18g/mlo
[0010]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，按照由慢到快的速度向所述結(jié)晶釜中加入所述質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且所述硫酸鈉溶液的添加時(shí)間為7分鐘?20分鐘。優(yōu)選地，所述硫酸鈉溶液的添加時(shí)間為10分鐘?15分鐘。
[0011]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，所述硫酸鈉溶液添加完后，攪拌后靜置時(shí)間為15分鐘?20分鐘得到所述氟硅酸鈉沉淀。
[0012]基于上述氟硅酸鈉的制備方法，所述合成氟硅酸鈉的步驟包括:將所述氟硅酸鈉沉淀用泵送板框壓濾機(jī)或者袋式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到含水質(zhì)量百分濃度為8%?10%的濕產(chǎn)品；將所述濕產(chǎn)品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用鈉長(zhǎng)石的分解產(chǎn)物制備氟硅酸鈉，提供了一種氟硅酸鈉的新的制備方法；本發(fā)明利用鈉長(zhǎng)石分解后的產(chǎn)物硫酸鈉和氟化硅為原料制備氟硅酸鈉，而且合成所述氟硅酸鈉的過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸濾液也用來(lái)回收，沒(méi)有隨污染排放；鈉長(zhǎng)石的成本比較低，而且鈉長(zhǎng)石的分解反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備的要求比較低，所以，本發(fā)明提供的氟硅酸鈉的制備方法成本比較低，而且沒(méi)有酸性污染物排放。另外，本發(fā)明采用干燥的鈉長(zhǎng)石和螢石與硫酸反應(yīng)可以提高反應(yīng)速度和鈉長(zhǎng)石的分解率，從而有利于提高所述氟硅酸鈉的產(chǎn)率。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施例1
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟: 鈉長(zhǎng)石分解:先將鈉長(zhǎng)石和螢石在1CTC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(shí)左右，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁的固體殘?jiān)秃蟹璧臍怏w生成物，其中，鈉長(zhǎng)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制備氟硅酸溶液:將上述含有氟化硅的氣體生成物引入除塵過(guò)濾器中除塵；經(jīng)除塵過(guò)濾后的氣體通入一級(jí)吸收塔中經(jīng)一級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、水解后進(jìn)入一級(jí)濃相收集槽中，所述一級(jí)濃相收集槽收集的濃相物輸送到合成氟硅酸鈉的結(jié)晶釜中進(jìn)行反應(yīng)；所述一級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到一級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述一級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級(jí)吸收塔出來(lái)的尾氣進(jìn)入二級(jí)吸收塔經(jīng)所述二級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級(jí)吸收塔水解后的吸收液進(jìn)入二級(jí)濃相吸收槽，所述二級(jí)濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述合成氟硅酸鈉的結(jié)晶釜中進(jìn)行反應(yīng)；所述二級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到二級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測(cè)所述一級(jí)吸收循環(huán)槽、所述二級(jí)吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達(dá)到10mol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液也輸送到所述合成氟硅酸鈉的結(jié)晶釜中進(jìn)行反應(yīng)，其中，所述一、二級(jí)吸收塔中的吸收液為濃度為20%左右的乙醇水溶液；
浸取固體殘?jiān)?將所述固體殘?jiān)ㄟ^(guò)出料螺旋轉(zhuǎn)入浸取槽，在80°C下，用質(zhì)量百分濃度為5%的硫酸溶液浸取，并通過(guò)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到酸浸液；
制備硫酸鈉溶液:采用陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂柱吸附所述酸浸液中的鋁離子以去除所述酸浸液中的硫酸鋁；處理所述去除硫酸鋁后的酸浸液得到質(zhì)量百分濃度為5%的硫酸鈉溶液，并將所述硫酸鈉溶液的溫度維持在35°C ;
合成氟硅酸鈉:將所述包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于結(jié)晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為8% ;攪拌所述氟硅酸溶液并所述氟硅酸溶液中加入所述質(zhì)量百分濃度為5%的硫酸鈉溶液的時(shí)間為7分鐘，且控制所述結(jié)晶釜中所述硫酸鈉與氟硅酸的摩爾比為1:1 ;所述硫酸鈉溶液添加完后，繼續(xù)攪拌20分鐘，然后靜置15分鐘，得到氟硅酸鈉沉淀；將所述氟硅酸鈉沉淀用泵送板框壓濾機(jī)或者袋式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到含水質(zhì)量百分濃度為10%的濕產(chǎn)品；將所述濕產(chǎn)品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品，并回收濾液中的硫酸。
[0016]實(shí)施例2
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長(zhǎng)石分解:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】同實(shí)施例1中的鈉長(zhǎng)石分解的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為150°C，預(yù)加熱的時(shí)間為20分鐘；反應(yīng)的溫度為150°C，反應(yīng)的時(shí)間為3.5小時(shí)；其中，鈉長(zhǎng)石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2:4 ;
制備氟硅酸溶液:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟硅酸溶液的【具體實(shí)施方式】相同；
浸取固體殘?jiān)?本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】同實(shí)施例1中的浸取固體殘?jiān)摹揪唧w實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:硫酸溶液的質(zhì)量百分濃度為8%，浸取溫度為90°C ;制備硫酸鈉溶液:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備硫酸鈉溶液的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:處理所述去除硫酸鋁后的酸浸液得到質(zhì)量百分濃度為22%的硫酸鈉溶液，并將所述硫酸鈉溶液的溫度維持在45 °C ；
合成氟硅酸鈉:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的合成氟硅酸鈉的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為9% ;硫酸鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為22%，且所述硫酸鈉溶液完全加入到所述氟硅酸溶液的時(shí)間為14分鐘，其中，所述結(jié)晶釜中硫酸鈉與氟硅酸的摩爾比為1.1:1 ;所述硫酸鈉溶液添加完后，繼續(xù)攪拌10分鐘后靜置20分鐘；所述氟硅酸鈉沉淀過(guò)濾，得到的濕產(chǎn)品的含水質(zhì)量百分濃度為9% ο
[0017]實(shí)施例3
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長(zhǎng)石分解:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】同實(shí)施例1中的鈉長(zhǎng)石分解的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為200°C，預(yù)加熱的時(shí)間為15分鐘；反應(yīng)的溫度為200°C，反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)；其中，鈉長(zhǎng)石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2.5:4.6 ；
制備氟硅酸溶液:本實(shí)施例該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟硅酸溶液的實(shí)施方式相同；
浸取固體殘?jiān)?本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】同實(shí)施例1中的浸取固體殘?jiān)摹揪唧w實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:硫酸溶液的質(zhì)量百分濃度為10% ;
制備硫酸鈉溶液:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備硫酸鈉溶液的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:處理所述去除硫酸鋁后的酸浸液得到質(zhì)量百分濃度為45%的硫酸鈉溶液，并將所述硫酸鈉溶液的溫度維持在60 °C ；
合成氟硅酸鈉:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的合成氟硅酸鈉的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為10% ;硫酸鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為22%，且所述硫酸鈉溶液完全加入到所述氟硅酸溶液的時(shí)間為20分鐘，其中，所述結(jié)晶釜中硫酸鈉與氟硅酸的摩爾比為1.2:1 ;所述硫酸鈉溶液添加完后，繼續(xù)攪拌10分鐘。
[0018]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)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(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)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(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟: 鈉長(zhǎng)石分解:將鈉長(zhǎng)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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?jiān)秃蟹薜臍怏w生成物； 制備氟硅酸溶液:對(duì)所述氣體生成物進(jìn)行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解液； 浸取固體殘?jiān)?在80°C?100°C下，用質(zhì)量百分濃度為3%?10%的硫酸溶液浸取所述固體殘?jiān)玫剿峤?；過(guò)濾，得到含有硫酸鈉、硫酸鋁的酸浸液； 制備硫酸鈉溶液:采用陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂柱吸附所述酸浸液中的鋁離子以去除所述酸浸液中的硫酸鋁，處理所述去除硫酸鋁后的酸浸液得到質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液； 合成氟硅酸鈉:將所述含有氟硅酸溶液的水解液置于結(jié)晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為8%?20% ;邊攪拌所述氟硅酸溶液邊加入所述質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且控制所述結(jié)晶釜中的硫酸鈉與氟硅酸的摩爾比為I?1.2:1 ;所述硫酸鈉溶液添加完后，繼續(xù)攪拌5分鐘?20分鐘后靜置，得到氟硅酸鈉沉淀；進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理制得氟硅酸鈉成品，并回收濾液中的硫酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述鈉長(zhǎng)石分解的過(guò)程包括先在100°C?200°C下對(duì)所述鈉長(zhǎng)石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長(zhǎng)石和螢石原料；再將所述98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長(zhǎng)石和螢石原料中反應(yīng)2小時(shí)?5小時(shí)，得到所述含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?jiān)退龊蟹璧臍怏w生成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述制備氟硅酸溶液的步驟包括:采用除塵過(guò)濾器過(guò)濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將所述過(guò)濾后的氣體生成物依次通到一、二級(jí)吸收塔中進(jìn)行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述制備硫酸鈉溶液的過(guò)程中，所述硫酸鈉溶液的溫度為35°C?60°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，加入到所述結(jié)晶釜中的所述氟硅酸溶液的測(cè)量密度為1.06g/ml?1.18g/mlo
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，按照由慢到快的速度向所述結(jié)晶釜中加入所述質(zhì)量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且所述硫酸鈉溶液的添加時(shí)間為7分鐘?20分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述合成氟硅酸鈉的過(guò)程中，所述硫酸鈉溶液添加完后，攪拌后靜置時(shí)間為15分鐘?20分鐘得到所述氟硅酸鈉沉淀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述合成氟硅酸鈉的步驟包括:將所述氟硅酸鈉沉淀用泵送板框壓濾機(jī)或者袋式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到含水質(zhì)量百分濃度為8%?10%的濕產(chǎn)品；將所述濕產(chǎn)品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品。
【文檔編號(hào)】C01B33/10GK104445210SQ201410701067
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】梁國(guó)棟, 付建國(guó), 李英春 申請(qǐng)人:嵩縣中科孵化器有限公司