專利名稱：：氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種脫除鑄鐵表面有缺陷的搪瓷涂層并利用產(chǎn)物生產(chǎn)白炭黑的方法，特別是涉及一種氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法。
背景技術(shù)：
：搪瓷制備工藝包含很多工序，瓷釉層的質(zhì)量取決于很多因素，即使對每個生產(chǎn)工段嚴(yán)格控制也不能完全避免瓷釉生產(chǎn)中出現(xiàn)殘次品，也就是有缺陷的搪瓷制品。對于這些殘次品，要完全去除搪瓷坯件表面的瓷釉才能重新涂搪。對于搪瓷產(chǎn)品的脫瓷處理通常采用噴砂、拋丸及熱脹冷縮原理等機械方法處理。機械方法除瓷不均勻、無法完全除去瓷釉、薄壁制品受到撞擊時坯件容易變形導(dǎo)致坯件報廢，無法回收再利用。在擊落瓷釉時，制品往往被油污和鐵銹所污染，所以在再次涂搪前需將坯件進行焙燒而去污。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%95%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在6(TC8(TC，反應(yīng)lh3h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%15%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.11.5倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%40%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；(3)在708(TC下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為78，反應(yīng)0.75hlh，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在80'C10(TC下陳化0.51h，過濾、水洗、抽干，在100。C120。C下干燥lh1.5h，得到白炭黑。所述步驟(1)優(yōu)選的是將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在70。C，反應(yīng)2h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理。所述步驟(2)優(yōu)選的是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液。用本發(fā)明的方法處理鑄鐵搪瓷，回收率可達90%以上。較機械噴砂法的回收率不足40%提高近一倍，同時解決了薄壁搪瓷件無法用機械噴砂法回收處理的問題。而噴砂處理后還要對鑄件進行除油除鐵銹處理，而本發(fā)明的方法只需將得到的鑄件經(jīng)過濾、堿洗、干燥后再簡單噴砂處理即可再利用。本方法具有反應(yīng)時間短，酸利用合理，酸揮發(fā)后再利用使酸損失少等特點。原料利用率高，生產(chǎn)成本低。本技術(shù)的原料為搪瓷中的二氧化硅和氫氟酸。其中硅(Si)加工成白炭黑，而氟在氟化銨溶液中。一部分氟化銨溶液可循環(huán)利用，其余氟化銨可作為副產(chǎn)品也可作為其他氟化鹽的中間產(chǎn)品。本技術(shù)將原料中的所有元素都加工成有用的產(chǎn)品，使其附加值得到較大提升，故生產(chǎn)成本低。過程無污染排放。使用后的氫氟酸廢液可循環(huán)再用于鑄鐵搪瓷脫硅反應(yīng)中。原料及產(chǎn)物達到綜合利用,經(jīng)濟效益大為提高。所得白炭黑產(chǎn)品質(zhì)量達到GB10517-1989的技術(shù)指標(biāo)要求。圖l為本發(fā)明的工藝流程框圖。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1(1)以灰鑄鐵搪瓷為例，灰鑄鐵搪瓷瓷釉配方(w%)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在搪瓷組成中，Si02是基體劑，能夠形成搪瓷的骨架。Si02至少在搪瓷原料的組成中占有一定的含量才能維持搪瓷的結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)搪瓷料中Si02含量都超過50wt,/D以上。將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，用水蒸汽間接加熱，在70。C，反應(yīng)2h，有四氟化硅氣體生成，過程中涉及到的反應(yīng)有Na20+2HF=2NaF+H20K20+2HF=2KF+H20Si02+4HF=SiF4T+H20SiF4+2HF=H2Si06CaO+2HF=CaFd+H20A1203+6HF=2AIF3+3H20Ti02+6HF=H2TiF6+2H20B203+6HF=2BF3+3H20在反應(yīng)中HF可與存在的二氧化硅或硅酸鹽作用生成氟硅酸。6HF+Si02=H2SiF6+2H20在酸性溶液中,氟硅酸蒸汽分壓隨酸濃度及溫度的提高而增大,將部分呈四氟化硅氣體逸出。H2SiF6=SiF4丫+2HFT當(dāng)有Si02存在時，上述反應(yīng)將加劇。2H2SiF6+Si02=3SiF4T+2H20將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的氫氧化鈉水溶液洗，取出鑄鐵進行簡單噴砂處理后再利用，廢渣再做進一步處理；反應(yīng)產(chǎn)物中只有四氟化硅是以氣體狀態(tài)存在，其他產(chǎn)物或溶于溶液或形成沉淀，這就使得聯(lián)產(chǎn)白炭黑存在理論上的可行性。由于反應(yīng)溫度較高，四氟化硅及部分氟化氫將以氣態(tài)逸出；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.11.5倍，2HF+SiF4+2NH3=(NH4)2SiF6氣體中四氟化硅含量較多，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，使多余的四氟化硅轉(zhuǎn)化為氟硅酸銨，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；SiF4+2NH4F=(NH4)2SiF6(3)在75。C下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為7，反應(yīng)lh，有沉淀生成，(NH4)2SiF6+4NH3+2H20=6NH4F+Si02』+4H20過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在卯'C下陳化lh，過濾、水洗、抽干，在ll(TC下干燥lh，得到白炭黑。同時可得到高濃度的氟化銨濾液。氟化銨溶液可循環(huán)使用；也可以將氟化銨溶液濃縮、結(jié)晶、干燥制取氟化銨；還可以以高濃度的氟化銨溶液為起點根據(jù)市場的需要來制取其它的氟系列產(chǎn)品，如氟化鉀、氟化鈉、冰晶石等。實施例2氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在8(TC，反應(yīng)lh，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；(3)在7(TC下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為8，反應(yīng)0.75h，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在8(TC下陳化lh，過濾、水洗、抽干，在100'C下干燥1.5h，得到白炭黑。實施例3氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征是包括如下步驟(l)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在60。C，反應(yīng)3h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.5倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；(3)在80。C下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為7，反應(yīng)lh，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在100"C下陳化0.5h，過濾、水洗、抽干，在12(TC下干燥lh，得到白炭黑。實施例4氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征是包括如下步驟-(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在70。C，反應(yīng)2h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.1倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；(3)在75。C下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為8，反應(yīng)0.85h，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在9(TC下陳化0.8h，過濾、水洗、抽干，在11(TC下干燥1.2h，得到白炭黑。權(quán)利要求1.氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征是包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％～95％的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在60℃～80℃，反應(yīng)1h～3h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～15％的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～25％的氨水同時吸收摩爾比為1∶2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.1～1.5倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％～40％的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液；(3)在70～80℃下用氨水調(diào)節(jié)氟硅酸銨溶液的pH為7～8，反應(yīng)0.75h～1h，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在80℃～100℃下陳化0.5～1h，過濾、水洗、抽干，在100℃～120℃下干燥1h～1.5h，得到白炭黑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征是所述步驟(1)為將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，間接加熱，在70°C，反應(yīng)2h，有四氟化硅氣體生成，將所述反應(yīng)釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征是所述步驟(2)為用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化硅氣體和揮發(fā)的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟硅酸銨溶液。全文摘要本發(fā)明公開了一種氫氟酸除瓷聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入氫氟酸水溶液的反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)，有四氟化硅氣體生成，過濾，濾液重新輸入到反應(yīng)釜內(nèi)，其余物質(zhì)用氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用氨水同時吸收四氟化硅氣體和氟化氫氣體，用氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化硅氣體，加熱，得到氟硅酸銨溶液；(3)用氨水調(diào)節(jié)pH反應(yīng)，有沉淀生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化，陳化，過濾、水洗、干燥，得到白炭黑。用本發(fā)明的方法處理鑄鐵搪瓷，回收率可達90％以上，具有反應(yīng)時間短，酸利用合理，原料利用率高，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。文檔編號C01B33/00GK101531369SQ200910068620公開日2009年9月16日申請日期2009年4月24日優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日發(fā)明者張旭斌,王富民,英白,蔡旺峰,峰辛申請人:天津大學(xué)