專利名稱：一種氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝。
背景技術(shù)：
氟硅酸是磷肥和無水氫氟酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，目前酸級螢石粉中二氧化娃含量為I. 0-1. 6%,每生產(chǎn)一噸無水氟化氫即會副產(chǎn)O. 2t氟娃酸(33. 5%)ο與磷肥副產(chǎn)品氟硅酸相比，其雜質(zhì)含量較低，氟硅酸濃度更高，具有較高的回收利用價值。然而，以氟硅酸為原料生產(chǎn)的產(chǎn)品，普遍存在產(chǎn)品中硅含量過高導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不高的問題，從而嚴重影響氟硅酸的回收利用，這樣，不僅會造成氟資源的嚴重浪費，也會對環(huán)境造成污染。長期以來，氟硅酸一直被用于配制酸洗劑、制備氟硅酸鈉、氟硅酸鉀等，但是這些產(chǎn)品附加值低、用途窄，經(jīng)濟效益差，并常常出現(xiàn)滯銷狀況，嚴重影響生產(chǎn)廠家回收氟硅酸的積極性，造成氟資源的浪費，并污染環(huán)境。近期，眾多企業(yè)與學者紛紛開展氟硅酸制備氟·化氫、氟化鋁、冰晶石、氟化鈣等附加值相對較高的產(chǎn)品的研究，但由于工藝的不足，生成的產(chǎn)品往往硅含量較高，產(chǎn)品質(zhì)量較差，從而影響氟硅酸的回收利用。氟化鉀是有機氟化物制備中最重要的氟化劑。隨著當前有機氟化物產(chǎn)量的快速增長，對氟化鉀產(chǎn)品的市場需求也日益增長，尤其是對高活性氟化鉀的需求量每年都以20%的增長速度快速增加。傳統(tǒng)氟化鉀生產(chǎn)工藝使用氫氟酸和氫氧化鉀為原料，由于氫氟酸屬于資源型和高能耗型的化工產(chǎn)品，生產(chǎn)成本高，價格昂貴，且不利于環(huán)境保護，不符合國內(nèi)外倡導(dǎo)的節(jié)能減排和資源綜合利用的趨勢。近期，不少氟化鉀生產(chǎn)企業(yè)開始嘗試以氟硅酸為原料生產(chǎn)氟化鉀，先利用氯化鉀沉淀氟硅酸，生成氟硅酸鉀沉淀，再加入氫氧化鉀堿解氟硅酸鉀沉淀生成氟化鉀溶液與二氧化硅沉淀。其生產(chǎn)成本較低，但是，由于反應(yīng)率較低，氟硅酸鉀中的硅不能有效脫除，導(dǎo)致生成的氟化鉀產(chǎn)品二氧化硅含量較高，產(chǎn)品質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種生產(chǎn)成本低，且產(chǎn)品質(zhì)量好的氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，包括以下步驟
(1)氨解向質(zhì)量濃度為20%_45%的氟硅酸中先后加入氨氣和氨水，總氨量為氟硅酸與氨的摩爾比為I. 0:(6. 1-6. 2);其中氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為(O. 67-1. 86):1. 00，攪拌反應(yīng)25-35分鐘后，過濾洗滌，得二氧化硅沉淀和氟化銨溶液；所述氨水的質(zhì)量濃度為15%-25% ；
(2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液加入氫氧化鉀，氫氧化鉀與氟化氨的摩爾比為(I. 05-1. 10) : I. 00，氟化銨與氫氧化鉀反應(yīng)生成氟化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度^ 35%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)冷凝吸收后，所得氨水用作步驟(I)氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)；
(3)將步驟(I)所得二氧化硅沉淀進行干燥，即得白炭黑產(chǎn)品。進一步，步驟(I)中，所述氟硅酸的質(zhì)量濃度為30%_35%。進一步，步驟(I)中，氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為(O. 82-1. 00) :1.00。進一步，步驟(I)中，通入氨氣所用時間控制在25-35分鐘。進一步，步驟(I)中，攪拌反應(yīng)時間為28-32分鐘。本發(fā)明以氟硅酸為原料，采用二次堿解制備氟化鉀，即氨解以及氫氧化鉀堿解，不僅能有效利用氟硅酸，實現(xiàn)氟資源的回收利用，而且生成的氟化鉀產(chǎn)品活性高，比表面積彡I. 3m2/g，二氧化硅含量< O. 1%，產(chǎn)品質(zhì)量超過HG/T 2829-2008的規(guī)定要求。而所得副產(chǎn)物·白炭黑產(chǎn)品質(zhì)量達到HG/T3061-2009的要求。利用本發(fā)明的方法生產(chǎn)氟化鉀，由于采用價格很低的付產(chǎn)品氟硅酸代替了價格昂貴的氫氟酸，生產(chǎn)成本大大降低，具有很高的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例I
本實施例包括以下步驟
(1)氨解向IL反應(yīng)器中加入275mL質(zhì)量濃度為30%的氟硅酸，在半小時內(nèi)逐步通入2. 46mol的氨氣，然后再加入354mL質(zhì)量濃度為25% (以NH3計)的濃氨水，攪拌反應(yīng)30分鐘，真空過濾，用500mL水進行洗滌，得二氧化硅沉淀與氟化銨溶液；
(2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液中加入7.4mol的氫氧化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度為38%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)放出的氨氣經(jīng)冷凝吸收，所得氨水用作氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)；
(3 )將步驟(I)所得二氧化硅沉淀進行干燥，得白炭黑產(chǎn)品。實施例2
本實施例包括以下步驟
(1)氨解向IL反應(yīng)器中加入236mL質(zhì)量濃度為35%的氟硅酸，在30分鐘內(nèi)逐步通入
2.8ImoI的氨氣，然后再加入410mL質(zhì)量濃度為20%的氨水，攪拌反應(yīng)30分鐘，真空過濾，用500mL水進行洗滌濾餅，得二氧化硅沉淀與氟化銨溶液；
(2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液中加入7.4mol的氫氧化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度為40%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)放出的氨氣經(jīng)冷凝吸收，所得氨水用作氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)；
(3 )將步驟(I)所得二氧化硅沉淀進行干燥，得白炭黑產(chǎn)品。實施例3
本實施例包括以下步驟
(I)氨解向IL反應(yīng)器中加入206mL質(zhì)量濃度為40%的氟硅酸，在半小時內(nèi)逐步通入
3.52mol的氨氣，然后再加入450mL質(zhì)量濃度為15% (以NH3計)的氨水，攪拌反應(yīng)30分鐘，真空過濾，用500mL水進行洗滌濾餅，得二氧化硅沉淀與氟化銨溶液；
(2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液中加入7.6mol的氫氧化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度為36%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)放出的氨氣經(jīng)冷凝吸收，所得氨水用作氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)；
(3)將步驟所得二氧化硅沉淀進行干燥，得白炭黑產(chǎn)品。實施例4
本實施例包括以下步驟
(1)氨解向IL反應(yīng)器中加入413mL質(zhì)量濃度為20%的氟硅酸，在30分鐘內(nèi)逐步通入
4.23mol的氨氣，然后再加入218mL質(zhì)量濃度為25% (以NH3計)的濃氨水，攪拌反應(yīng)30分·鐘，真空過濾，用500mL水進行洗滌，得二氧化硅沉淀與氟化銨溶液；
(2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液中加入7.5mol的氫氧化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度為40%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)放出的氨氣經(jīng)冷凝吸收，所得氨水用作氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)；
(3)將步驟(I)所得二氧化硅沉淀進行干燥，得白炭黑產(chǎn)品。各實施例所得氟化鉀以及白炭黑產(chǎn)品質(zhì)量分別如表I、表2所示。表I本發(fā)明生產(chǎn)的氟化鉀產(chǎn)品分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)氨解向質(zhì)量濃度為20%-45%的氟硅酸中先后加入氨氣和氨水，總氨量為氟硅酸與氨的摩爾比為I. 0:(6. 1-6. 2);其中氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為(O. 67-1. 86):1. 00，攪拌反應(yīng)25-35分鐘后，過濾洗滌，得二氧化硅沉淀和氟化銨溶液；所述氨水的質(zhì)量濃度為15%-25% ； (2)堿解向步驟(I)所得氟化銨溶液加入氫氧化鉀，氫氧化鉀與氟化氨的摩爾比為(I. 05-1. 10) : I. 00，氟化銨與氫氧化鉀反應(yīng)生成氟化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度^ 35%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；蒸發(fā)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)冷凝吸收后，所得氨水用作步驟(I)氨解所需氨水進行循環(huán)反應(yīng)，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環(huán)反應(yīng)； (3)將步驟(I)所得二氧化硅沉淀進行干燥，即得白炭黑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，其特征在于，步驟(O中，所述氟硅酸的質(zhì)量濃度為30%-35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，其特征在于，步驟(I)中,氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為(O. 82-1. 00) :1. 00。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，其特征在于，步驟(I)中，通入氨氣所用時間控制在25-35分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，其特征在于，步驟(I)中，攪拌反應(yīng)時間為28-32分鐘。
全文摘要
一種氟硅酸制備氟化鉀并聯(lián)產(chǎn)白炭黑的工藝，包括以下步驟(1)氨解向質(zhì)量濃度為20%-45%的氟硅酸中先后加入氨氣和氨水，攪拌反應(yīng)25-35分鐘后，過濾洗滌，得二氧化硅沉淀和氟化銨溶液；(2)堿解向步驟(1)所得氟化銨溶液加入氫氧化鉀，氫氧化鉀與氟化氨的摩爾比為(1.05-1.10):1.00，氟化銨與氫氧化鉀反應(yīng)生成氟化鉀，蒸發(fā)濃縮至氟化鉀質(zhì)量濃度≥35%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產(chǎn)品；(3)將所得二氧化硅沉淀進行干燥，即得白炭黑產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)成本低，且產(chǎn)品質(zhì)量好。
文檔編號C01B33/12GK102887532SQ20121045140
公開日2013年1月23日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者李程文, 廖志輝, 劉東曉, 曹崇高, 彭頌生, 段立山, 梁雅娟 申請人:湖南有色氟化學科技發(fā)展有限責任公司