專利名稱：一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法。
背景技術：
氟化氫作為基礎氟化工產(chǎn)品，主要用于制冷劑、氟樹脂、氟化鹽、氟橡膠和含氟中間體及精細化學品的生產(chǎn)，市場前景廣闊。目前世界上氟化氫的生產(chǎn)方法幾乎都是螢石-硫酸法。螢石作為戰(zhàn)略資源，儲量有限，是不可再生的自然礦產(chǎn)資源，在絕大部分應用領域是不可被替代或不可完全被替代的。據(jù)統(tǒng)計，未來20年，國內(nèi)螢石需求量約3700萬噸，而目前國內(nèi)具有開采價值的螢石富礦儲量只有3000萬噸,加上可用于制酸的螢石也僅可供我國25年使用。世界上有開采價值的氟資源除螢石外，主要存在于磷礦石中。世界螢 石基礎儲量約為6億噸，按19. 4%氟含量來計算，折合氟總量分別為I. 16億噸，世界磷礦石基礎儲量約376億噸，平均氟含量約為3%，相對應的氟總量分別為11. 28億噸。顯而易見，磷礦石中伴生的氟資源遠比螢石中的氟資源豐富，因此對磷礦石中氟資源的循環(huán)高效利用將成為氟化鹽行業(yè)發(fā)展的一個方向。國內(nèi)外目前也提出了用氟硅酸溶液制取氟化氫的方法,其中有實用價值的有MC法、BUSS法和濃硫酸法。國內(nèi)貴州省宏福實業(yè)開發(fā)有限總公司與瑞士戴維工藝公司聯(lián)合建設了全球首套利用氟硅酸與硫酸制取無水氟化氫的工業(yè)裝置。但目前用氟硅酸溶液制取氟化氫的方法存在的缺點是一，轉化不完全，氟化氫主含量偏低；二，設備腐蝕問題未能達到根本解決；三，能耗偏高，工業(yè)化不經(jīng)濟；四，生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染。解決上述問題，開發(fā)研制利用低品位氟資源生產(chǎn)氟化氫并適合工業(yè)化生產(chǎn)是今后氟化鹽行業(yè)發(fā)展的首要任務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括以下步驟
(1)將磷肥副產(chǎn)物重量百分比濃度為5 60%的氟硅酸溶液氨解制得氟化銨溶液及二氧化硅，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為二氧化硅軟膏，經(jīng)洗滌、烘干后即得白炭黑產(chǎn)品，所得濾液為氟化銨溶液，用于下一步生產(chǎn)；
該步驟中涉及到的反應關系式如下
H2SiF6+ 6NH40H — SiO2 I +6NH4F；
(2)步驟(I)所得的氟化銨溶液經(jīng)濃縮、高溫分解制得重量百分比濃度為20 40%的氟化氫銨溶液和氨氣，氟化氫銨溶液用于下一步生產(chǎn)，氨氣用于步驟(I)磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液的氨解；該步驟中涉及到的反應關系式如下
2NH4F — NH4HF2+ NH3 t；
(3)步驟(2)所得的氟化氫銨溶液和氟化鈉在常壓下反應I 48小時生成氟化氫鈉料漿，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為氟化氫鈉軟膏，經(jīng)烘干后制得氟化氫鈉，所得濾液為氟化銨溶液，該氟化銨溶液返回步驟(2)循環(huán)利用；
該步驟中涉及到的反應關系式如下
NH4HF2 + NaF — NaHF2 I + NH4F；
(4)氟化氫鈉在150 650°C的條件下發(fā)生熱分解反應，反應時間為30分鐘 10小時，制得粗無水氟化氫和氟化鈉，粗無水氟化氫再經(jīng)除塵、凈化、精餾制得無水氟化氫產(chǎn)品，氟化鈉返回步驟(3)循環(huán)利用；
該步驟中涉及到的反應關系式如下
NaHF2 — NaF + HF t。步驟(3)中氟化氫銨溶液中所含氟化氫銨的重量與氟化鈉的重量之比為氟化氫銨的重量氟化鈉的重量=1: (I 2)。本發(fā)明提供的利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法具有以下優(yōu)點(I)與常用的無水氟化氫的螢石-硫酸生產(chǎn)法相比，所用原料易得，價格低廉，原料利用率高，生產(chǎn)工藝簡單，使得生產(chǎn)出來的無水氟化氫成本相對降低；(2)反應過程中不使用濃硫酸，腐蝕性較低，設備維修及折舊率低；(3)本發(fā)明所生產(chǎn)的無水氟化氫產(chǎn)品雜質(zhì)含量低，符合國家標準；(4)本發(fā)明有效地利用了低品位含氟資源，節(jié)約了戰(zhàn)略資源螢石，促使了氟材料及氟行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展；(5)在高效循環(huán)利用氟資源同時將副產(chǎn)的硅渣轉化生成優(yōu)質(zhì)白炭黑產(chǎn)品，實現(xiàn)了氟、硅資源的綜合利用開發(fā)，進一步提升了產(chǎn)品的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益；(6)利用低品位含氟資源副產(chǎn)的廢棄物磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液，一方面解決了低品位氟資源行業(yè)發(fā)展的環(huán)保瓶頸，另一方面在本發(fā)明生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生二次污染，因此本發(fā)明符合資源綜合利用、節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)理念。綜上所述，本發(fā)明的利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法能夠創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益，同時帶來巨大的環(huán)保效益和社會效益，屬于清潔生產(chǎn)工藝。
具體實施例方式實施例I
本實施例利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括以下步驟
(1)將磷肥副產(chǎn)物重量百分比濃度為5%的氟硅酸溶液4000g氨解制得氟化銨溶液及二氧化硅，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為二氧化硅軟膏，經(jīng)洗滌、烘干后即得85g白炭黑產(chǎn)品，所得濾液為氟化銨溶液；
(2)步驟(I)所得的氟化銨溶液經(jīng)濃縮、高溫分解制得重量百分比濃度為20%的氟化氫銨溶液710g和氨氣，氨氣用于步驟(I)磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液的氨解；
(3)步驟(2)所得的710g重量百分比濃度為20%的氟化氫銨溶液與142g氟化鈉在常壓下反應I小時生成氟化氫鈉料漿，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為氟化氫鈉軟膏，經(jīng)烘干后制得185g氟化氫鈉，所得濾液為氟化銨溶液，該氟化銨溶液返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)185g氟化氫鈉在650°C的條件下發(fā)生熱分解反應，反應時間為30分鐘，制得65g粗無水氟化氫和氟化鈉，粗無水氟化氫再經(jīng)除塵、凈化、精餾制得60g無水氟化氫產(chǎn)品，氟化鈉返回步驟(3)循環(huán)利用。實施例2
本實施例利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，包括以下步驟
(1)將磷肥副產(chǎn)物重量百分比濃度為60%的氟硅酸溶液167g氨解制得氟化銨溶液及二氧化硅，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為二氧化硅軟膏，經(jīng)洗滌、烘干后即得45g白炭黑產(chǎn)品，所得濾液為氟化銨溶液；
(2)步驟(I)所得的氟化銨溶液經(jīng)濃縮、高溫分解制得重量百分比濃度為40%的氟化氫銨溶液355g和氨氣，氨氣用于步驟(I)磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液的氨解；
(3)步驟(2)所得的355g重量百分比濃度為40%的氟化氫銨溶液與284g氟化鈉在常壓下反應48小時生成氟化氫鈉料漿，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為氟化氫鈉軟膏，經(jīng)烘干后制 得95g氟化氫鈉，所得濾液為氟化銨溶液，該氟化銨溶液返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)95g氟化氫鈉在150°C的條件下發(fā)生熱分解反應，反應時間為10小時，制得35g粗無水氟化氫和氟化鈉，粗無水氟化氫再經(jīng)除塵、凈化、精餾制得31g無水氟化氫產(chǎn)品，氟化鈉返回步驟(3)循環(huán)利用。對實施例I和實施例2制得的白炭黑產(chǎn)品和無水氟化氫產(chǎn)品進行了質(zhì)量分析，結果見表I和表2所不。表I 無水氟化氫產(chǎn)品的質(zhì)量分析結果
權利要求
1.一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液氨解制得氟化銨溶液及二氧化硅，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為二氧化硅軟膏，經(jīng)洗滌、烘干后即得白炭黑產(chǎn)品，所得濾液為氟化銨溶液； (2)步驟(I)所得的氟化銨溶液經(jīng)濃縮、高溫分解制得重量百分比濃度為20 40%的氟化氫銨溶液和氨氣，氨氣用于步驟(I)磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液的氨解； (3)步驟(2)所得的氟化氫銨溶液和氟化鈉在常壓下反應I 48小時生成氟化氫鈉料漿，經(jīng)過濾分離，所得濾餅為氟化氫鈉軟膏，經(jīng)烘干后制得氟化氫鈉，所得濾液為氟化銨溶液，該氟化銨溶液返回步驟(2)循環(huán)利用； (4)氟化氫鈉在150 650°C的條件下發(fā)生熱分解反應，反應時間為30分鐘 10小時，制得粗無水氟化氫和氟化鈉，粗無水氟化氫再經(jīng)除塵、凈化、精餾制得無水氟化氫產(chǎn)品，氟化鈉返回步驟(3)循環(huán)利用。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征在于，步驟(I)中磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液的重量百分比濃度為5 60%。
3.根據(jù)權利要求I所述的利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，其特征在于，步驟(3)中氟化氫銨溶液中所含氟化氫銨的重量與氟化鈉的重量之比為氟化氫銨的重量氟化鈉的重量=1: (I 2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用低品位氟資源生產(chǎn)無水氟化氫聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，步驟為將磷肥副產(chǎn)物氟硅酸溶液氨解得氟化銨溶液及二氧化硅，濾餅洗滌、烘干得白炭黑產(chǎn)品，濾液氟化銨溶液用于下一步生產(chǎn)；氟化銨溶液濃縮、高溫分解得氟化氫銨溶液和氨氣，氟化氫銨溶液用于下一步生產(chǎn)，氨氣用于氟硅酸溶液的氨解；氟化氫銨溶液和氟化鈉反應生成氟化氫鈉料漿，濾餅烘干得氟化氫鈉，濾液氟化銨溶液可循環(huán)利用；氟化氫鈉熱分解制得粗無水氟化氫和氟化鈉，粗無水氟化氫再經(jīng)純化得無水氟化氫產(chǎn)品，氟化鈉循環(huán)利用。本發(fā)明方法原料易得，價格低廉，生產(chǎn)工藝簡單，無水氟化氫產(chǎn)品成本降低，同時解決了低品位氟資源行業(yè)發(fā)展的環(huán)保瓶頸，且生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號C01B7/19GK102795601SQ201110140420
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者李世江, 侯紅軍, 楊華春, 于賀華, 薛旭金, 劉海霞, 王慧, 劉陳紅, 陳宏偉, 王建萍 申請人:多氟多化工股份有限公司