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，本方法利用鈉長石分解反應中產生的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物作為原料制備氟硅酸鈉，將所述固體殘渣經硫酸液浸提得到的酸浸液經陽離子吸附樹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晶釜中，攪拌的同時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，得到氟硅酸鈉沉淀，通過過濾、干燥處理制得氟硅酸鈉成品。本方法成本低，所得氟硅酸鈉的產率高，同時避免酸液的環(huán)境污染，實現(xiàn)資源的綜合利用。
【專利說明】氟硅酸鈉的制備方法

【技術領域】
[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石制備氟硅酸鈉的方法。

【背景技術】
[0002]氟硅酸鈉通常呈現(xiàn)為白色顆?；蚪Y晶性粉末，無臭，無味。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，農藥工業(yè)中用于制造殺蟲劑。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磷酸及其相關產品的過程中產生的大量含氟氣體制備的，氟硅酸鈉的產量通常受到磷酸及其相關工業(yè)的影響，而且生產過程中通常會有酸性污染物排放，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，該制備方法不會產生酸性污染物，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的質量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化娃的氣體生成物；
制備氟硅酸溶液:對所述氣體生成物進行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解液；
浸取固體殘渣:在80°C?100°C下，用質量百分濃度為3%?10%的硫酸溶液浸取所述固體殘渣得到酸浸液；過濾，得到含有硫酸鈉、硫酸鋁的酸浸液；
制備硫酸鈉溶液:采用陽離子吸附樹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晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為8%?20% ;邊攪拌所述氟硅酸溶液邊加入所述質量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且控制所述結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；進行過濾、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，所述鈉長石分解的過程包括先在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將所述98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應2小時?5小時，得到所述含有硫酸鈣、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 ;所述反應時間優(yōu)選為2.5小時?4小時。
[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:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中進行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液。
[0007]具體地，所述氣體反應物經所述一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到合成氟硅酸鈉的結晶釜中進行反應，其中，所述一級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環(huán)槽，經泵打回到所述一級吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級吸收塔出來的尾氣進入所述二級吸收塔中，被所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級吸收塔水解后的吸收液進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述合成氟娃酸鈉的結晶!!中進行反應；所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環(huán)槽，經泵打回到所述二級吸收塔中繼續(xù)吸收，其中，所述二級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；檢測所述一級吸收循環(huán)槽、所述二級吸收循環(huán)槽中的所述氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到lOmol/L時，吸收液達到飽和，將所述吸收液輸送到所述合成氟娃酸鈉的結晶!！中進行反應。
[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程中，加入到所述結晶釜中的所述氟硅酸溶液的測量密度為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程中，按照由慢到快的速度向所述結晶釜中加入所述質量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且所述硫酸鈉溶液的添加時間為7分鐘?20分鐘。優(yōu)選地，所述硫酸鈉溶液的添加時間為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程中，所述硫酸鈉溶液添加完后，攪拌后靜置時間為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或者袋式過濾機過濾，得到含水質量百分濃度為8%?10%的濕產品；將所述濕產品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用鈉長石的分解產物制備氟硅酸鈉，提供了一種氟硅酸鈉的新的制備方法；本發(fā)明利用鈉長石分解后的產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程中產生的硫酸濾液也用來回收，沒有隨污染排放；鈉長石的成本比較低，而且鈉長石的分解反應條件溫和，對設備的要求比較低，所以，本發(fā)明提供的氟硅酸鈉的制備方法成本比較低，而且沒有酸性污染物排放。另外，本發(fā)明采用干燥的鈉長石和螢石與硫酸反應可以提高反應速度和鈉長石的分解率，從而有利于提高所述氟硅酸鈉的產率。

【具體實施方式】
[0014]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0015]實施例1
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟: 鈉長石分解:先將鈉長石和螢石在1CTC下預加熱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5小時左右，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物，其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:1.55:3.28，反應原理為:
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濾器中除塵；經除塵過濾后的氣體通入一級吸收塔中經一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到合成氟硅酸鈉的結晶釜中進行反應；所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環(huán)槽，經泵打回到所述一級吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級吸收塔出來的尾氣進入二級吸收塔經所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級吸收塔水解后的吸收液進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述合成氟硅酸鈉的結晶釜中進行反應；所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環(huán)槽，經泵打回到所述二級吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測所述一級吸收循環(huán)槽、所述二級吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到10mol/L時，吸收液達到飽和，將所述吸收液也輸送到所述合成氟硅酸鈉的結晶釜中進行反應，其中，所述一、二級吸收塔中的吸收液為濃度為20%左右的乙醇水溶液；
浸取固體殘渣:將所述固體殘渣通過出料螺旋轉入浸取槽，在80°C下，用質量百分濃度為5%的硫酸溶液浸取，并通過過濾機過濾，得到酸浸液；
制備硫酸鈉溶液:采用陽離子吸附樹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晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為8% ;攪拌所述氟硅酸溶液并所述氟硅酸溶液中加入所述質量百分濃度為5%的硫酸鈉溶液的時間為7分鐘，且控制所述結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或者袋式過濾機過濾，得到含水質量百分濃度為10%的濕產品；將所述濕產品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品，并回收濾液中的硫酸。
[0016]實施例2
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預加熱的溫度為150°C，預加熱的時間為20分鐘；反應的溫度為150°C，反應的時間為3.5小時；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:2:4 ;
制備氟硅酸溶液:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的【具體實施方式】相同；
浸取固體殘渣:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的浸取固體殘渣的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:硫酸溶液的質量百分濃度為8%，浸取溫度為90°C ;制備硫酸鈉溶液:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備硫酸鈉溶液的【具體實施方式】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:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的合成氟硅酸鈉的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為9% ;硫酸鈉溶液的質量百分濃度為22%，且所述硫酸鈉溶液完全加入到所述氟硅酸溶液的時間為14分鐘，其中，所述結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濾，得到的濕產品的含水質量百分濃度為9% ο
[0017]實施例3
一種氟硅酸鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預加熱的溫度為200°C，預加熱的時間為15分鐘；反應的溫度為200°C，反應的時間為2小時；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:2.5:4.6 ；
制備氟硅酸溶液:本實施例該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的實施方式相同；
浸取固體殘渣:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的浸取固體殘渣的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:硫酸溶液的質量百分濃度為10% ;
制備硫酸鈉溶液:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備硫酸鈉溶液的【具體實施方式】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:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的合成氟硅酸鈉的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為10% ;硫酸鈉溶液的質量百分濃度為22%，且所述硫酸鈉溶液完全加入到所述氟硅酸溶液的時間為20分鐘，其中，所述結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]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種氟硅酸鈉的制備方法，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的質量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化娃的氣體生成物； 制備氟硅酸溶液:對所述氣體生成物進行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解液； 浸取固體殘渣:在80°C?100°C下，用質量百分濃度為3%?10%的硫酸溶液浸取所述固體殘渣得到酸浸液；過濾，得到含有硫酸鈉、硫酸鋁的酸浸液； 制備硫酸鈉溶液:采用陽離子吸附樹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晶釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為8%?20% ;邊攪拌所述氟硅酸溶液邊加入所述質量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且控制所述結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；進行過濾、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)權利要求1所述氟硅酸鈉的制備方法，其特征在于:所述鈉長石分解的過程包括先在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將所述98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應2小時?5小時，得到所述含有硫酸鈣、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:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將所述過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中進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程中，所述硫酸鈉溶液的溫度為35°C?60°C。
5.根據(jù)權利要求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程中，加入到所述結晶釜中的所述氟硅酸溶液的測量密度為1.06g/ml?1.18g/mlo
6.根據(jù)權利要求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程中，按照由慢到快的速度向所述結晶釜中加入所述質量百分濃度為5%?40%的硫酸鈉溶液，且所述硫酸鈉溶液的添加時間為7分鐘?20分鐘。
7.根據(jù)權利要求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程中，所述硫酸鈉溶液添加完后，攪拌后靜置時間為15分鐘?20分鐘得到所述氟硅酸鈉沉淀。
8.根據(jù)權利要求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或者袋式過濾機過濾，得到含水質量百分濃度為8%?10%的濕產品；將所述濕產品干燥處理，制得所述氟硅酸鈉成品。
【文檔編號】C01B33/10GK104445210SQ201410701067
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】梁國棟, 付建國, 李英春 申請人:嵩縣中科孵化器有限公司