[發明專利]一種氟硅酸制備氟化鉀并聯產白炭黑的工藝

有效

• 申請號: 201210451402.4
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102887532A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 李程文;廖志輝;劉東曉;曹崇高;彭頌生;段立山;梁雅娟
• 申請（專利權）人: 湖南有色氟化學科技發展有限責任公司
• 主分類號: C01D3/02
• 分類號: C01D3/02;C01B33/12
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本發明涉及一種氟硅酸制備氟化鉀并聯產白炭黑的工藝。

背景技術

氟硅酸是磷肥和無水氫氟酸生產過程中產生的副產品，目前酸級螢石粉中二氧化硅含量為1.0-1.6%，每生產一噸無水氟化氫即會副產0.2t氟硅酸（33.5%）。與磷肥副產品氟硅酸相比，其雜質含量較低，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的產品，普遍存在產品中硅含量過高導致產品質量不高的問題，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，但是這些產品附加值低、用途窄，經濟效益差，并常常出現滯銷狀況，嚴重影響生產廠家回收氟硅酸的積極性，造成氟資源的浪費，并污染環境。近期，眾多企業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品的研究，但由于工藝的不足，生成的產品往往硅含量較高，產品質量較差，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量的快速增長，對氟化鉀產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。傳統氟化鉀生產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品，生產成本高，價格昂貴，且不利于環境保護，不符合國內外倡導的節能減排和資源綜合利用的趨勢。

近期，不少氟化鉀生產企業開始嘗試以氟硅酸為原料生產氟化鉀，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。其生產成本較低，但是，由于反應率較低，氟硅酸鉀中的硅不能有效脫除，導致生成的氟化鉀產品二氧化硅含量較高，產品質量較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種生產成本低，且產品質量好的氟硅酸制備氟化鉀并聯產白炭黑的工藝。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種氟硅酸制備氟化鉀并聯產白炭黑的工藝，包括以下步驟：

（1）氨解：向質量濃度為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1.0:（6.1-6.2）；其中氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為（0.67-1.86）:1.00，攪拌反應25-35分鐘后，過濾洗滌，得二氧化硅沉淀和氟化銨溶液；所述氨水的質量濃度為15%-25%；

（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生成氟化鉀，蒸發濃縮至氟化鉀質量濃度≥35%，將此氟化鉀溶液進行噴霧干燥后，即得氟化鉀產品；蒸發產生的氨氣經冷凝吸收后，所得氨水用作步驟（1）氨解所需氨水進行循環反應，未被吸收的氨氣直接通入氟硅酸中進行循環反應；

（3）將步驟（1）所得二氧化硅沉淀進行干燥，即得白炭黑產品。

進一步，步驟（1）中，所述氟硅酸的質量濃度為30%-35%。

進一步，步驟（1）中，氨氣與氨水中氨的摩爾比控制為（0.82-1.00）:1.00。

進一步，步驟（1）中，通入氨氣所用時間控制在25-35分鐘。

進一步，步驟（1）中，攪拌反應時間為28-32分鐘。

本發明以氟硅酸為原料，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，實現氟資源的回收利用，而且生成的氟化鉀產品活性高，比表面積≥1.3m²/g，二氧化硅含量≤0.1%，產品質量超過HG/T?2829-2008的規定要求。而所得副產物白炭黑產品質量達到HG/T3061-2009的要求。利用本發明的方法生產氟化鉀，由于采用價格很低的付產品氟硅酸代替了價格昂貴的氫氟酸，生產成本大大降低，具有很高的經濟效益。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

本實施例包括以下步驟：

（1）氨解：向1L反應器中加入275mL質量濃度為30%的氟硅酸，在半小時內逐步通入2.46mol的氨氣，然后再加入354mL質量濃度為25%（以NH₃計）的濃氨水，攪拌反應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；