本發(fā)明屬于氫氟酸制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磷化工含氟廢液制備低濃度氫氟酸的方法

背景技術(shù)：

氟是自然界中廣泛存在的一種元素，同時(shí)也是人體所必須的微量元素之一。對(duì)于自然界中的植物而言，氟的過多吸收會(huì)造成危害，當(dāng)土壤中氟含量過多時(shí)，氟會(huì)抑制植物的新陳代謝，影響植物的呼吸作用和光合作用，最終導(dǎo)致植物死亡。而人體中氟含量的過多或者過少都會(huì)對(duì)人體造成危害。為避免氟含量過高的氟污染，需要采用適當(dāng)?shù)奶幚矸绞教幚砗鷱U水，將含氟廢水制備氫氟酸是再利用一種有效處理方法。

氫氟酸是常用的化工原料。由于氫氟酸溶解氧化物的能力強(qiáng)，可用于鋁和鈾的提純，也用來蝕刻玻璃、雕刻圖案、標(biāo)注刻度和文字。半導(dǎo)體工業(yè)用它來除去硅表面的氧化物，在煉油廠中它可以用作異丁烷和正丁烯的烷基化反應(yīng)的催化劑，除去不銹鋼表面的含氧雜質(zhì)的“浸酸”過程中也會(huì)用到氫氟酸。氫氟酸也用于多種含氟有機(jī)物的合成，比如聚四氟乙烯、氟利昂等。

氫氟酸制備的常規(guī)方法有以下幾種：一是以螢石為原料，在300℃條件下與濃硫酸反應(yīng)得到。由于螢石是一種不可再生資源，隨著多年的過度開采，螢石儲(chǔ)量已經(jīng)大幅減少，國家已經(jīng)明文限制螢石礦的大幅開采。二是以氟硅酸為原料，在高溫加熱下使氟硅酸分解，然后用濃硫酸吸收，分離得到無水氟化氫后制備氫氟酸；三是以氟硅酸鹽，如氟硅酸鈉、氟硅酸鉀、氟硅酸胺為原料，在300℃以上高溫條件下分解氟硅酸鹽。以上方法耗能嚴(yán)重，且對(duì)設(shè)備、材質(zhì)要求極高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。因此，開發(fā)耗能低、工藝短的氫氟酸生產(chǎn)勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種磷化工含氟廢液制備低濃度氫氟酸的方法，所述方法以磷復(fù)肥行業(yè)副產(chǎn)大量的氟硅酸和氟化鈉作為氫氟酸的生產(chǎn)原料，采用的氟化鈉能夠循環(huán)利用，節(jié)約成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種磷化工含氟廢液制備低濃度氫氟酸的方法，所述方法在磷化工含氟廢液中加入NaF攪拌，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾餅為Na₂SiF₆，濾液為2.9～8.4％的氫氟酸。

所述磷化工含氟廢液為氟硅酸，濃度為10％～25％。

所述磷化工含氟廢液與NaF在20～50℃溫度下攪拌反應(yīng)1～3小時(shí)，攪拌強(qiáng)度為50～300r/min。

為了進(jìn)一步制得氫氟酸，可以在得到的Na₂SiF₆濾餅中加入無機(jī)堿溶液攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，澄清，由于NaF溶解度小，且與SiO₂密度相差較大，上層為SiO₂懸浮液，下層固體為NaF，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為原料循環(huán)使用與磷化工含氟廢液再制得2.9～8.4％的氫氟酸。

所述無機(jī)堿溶液為Na₂CO₃、NaHCO₃或NaOH溶液；無機(jī)堿溶液濃度為10～50wt％。

所述Na₂SiF₆與無機(jī)堿溶液在50～90℃下攪拌1～3小時(shí)，攪拌強(qiáng)度為50～300r/min。

制備低濃度氫氟酸的原理：本發(fā)明氟硅酸與氟化鈉反應(yīng)后，可得到氫氟酸及氟硅酸鈉沉淀(見方程式1)，氟硅酸鈉與無機(jī)堿反應(yīng)后可以得到氟化鈉(見方程式2)；由于NaF溶解度較小，且與SiO₂密度相差較大，第二步反應(yīng)結(jié)束后上層為SiO₂懸浮液，下層固體為NaF，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為原料循環(huán)使用氟化鈉溶液可以作為原料再與氟硅酸反應(yīng)制備氫氟酸，氟化鈉能夠循環(huán)使用，成本低，效果好。采用磷化工含氟廢液作為氫氟酸的生產(chǎn)原料，原料來源廣泛，同時(shí)也治理了含氟廢水。

H₂SiF₆+2NaF＝2HF+Na₂SiF₆ 方程式1

Na₂SiF₆+2Na₂CO₃＝6NaF+2CO₂+SiO₂(硅膠) 方程式2

本發(fā)明制備的氫氟酸濃度為2.0～7.0％，其他主要成分(以氧化物形式表示)為：Na₂O 0.01～0.1％、SiO₂ 0.001～0.01％，產(chǎn)品滿足制備工業(yè)級(jí)氫氟酸需求，成本僅為目前現(xiàn)有工藝的1/3。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用磷復(fù)肥行業(yè)含氟廢水作為氫氟酸的生產(chǎn)原料，原料來源廣泛，同時(shí)也治理了含氟廢水；另外采用的氟化鈉能夠循環(huán)利用，節(jié)約成本。本發(fā)明方法能耗低，氫氟酸的生產(chǎn)溫度小于100℃；本發(fā)明工藝簡單，僅僅需要簡單的攪拌及過濾就可滿足工業(yè)生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

步驟(1)氫氟酸的制備：將58.3kg NaF固體加入到1000kg濃度為10％的氟硅酸，20℃攪拌5h，過濾，濾液為2.9％的氫氟酸溶液，濾餅為Na₂SiF₆進(jìn)入下游制備氟化鈉；

步驟(2)氟化鈉的制備：將1000kg Na₂SiF₆加入到10960kg 10％Na₂CO₃溶液中，70℃攪拌1h，反應(yīng)結(jié)束后澄清，NaF固體沉降在溶液下層，SiO₂懸浮在溶液上層，二者界面清晰，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為步驟(1)原料使用。

實(shí)施例2

步驟(1)氫氟酸的制備：將87.5kg實(shí)施例1所得NaF固體加入到1000kg濃度為15％氟硅酸，30℃攪拌5h，過濾，濾液為4.6％的氫氟酸溶液，濾餅為Na₂SiF₆進(jìn)入下游再制備氟化鈉；

步驟(2)氟化鈉的制備：將1000kg Na₂SiF₆加入到4384kg 25％Na₂CO₃溶液中，50℃攪拌2h，反應(yīng)結(jié)束后澄清，上層為SiO₂懸浮液，下層沉淀為NaF固體，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為步驟(1)原料使用。

實(shí)施例3

步驟(1)氫氟酸的制備：將116.7kgNaF固體加入到1000kg濃度為20％氟硅酸，30℃攪拌3h，過濾，濾液為6.4％的氫氟酸溶液，濾餅為Na₂SiF₆進(jìn)入下游制備氟化鈉；

步驟(2)氟化鈉的制備：將1000kg Na₂SiF₆加入到2740kg 40％Na₂CO₃溶液中，50℃攪拌1h，反應(yīng)結(jié)束后澄清，上層為SiO₂懸浮液，下層沉淀為NaF固體，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為步驟(1)原料使用。

實(shí)施例4

步驟(1)氫氟酸的制備：將145.8kgNaF固體加入到1000kg濃度為25％氟硅酸，30℃攪拌1h，過濾，濾液為8.4％的氫氟酸溶液，濾餅為Na₂SiF₆進(jìn)入下游制備氟化鈉；

步驟(2)氟化鈉的制備：將1000kg Na₂SiF₆加入到2192kg 50％Na₂CO₃溶液中，60℃攪拌2h，反應(yīng)結(jié)束后澄清，上層為SiO₂懸浮液，下層沉淀為NaF固體，NaF固體經(jīng)過壓濾脫水后作為步驟(1)原料使用。