專利名稱：利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及ー種利用無水氟化氫生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物含氟硅渣制取氟硅酸銨的方法。
背景技術(shù)：
磷肥エ業(yè)生產(chǎn)過程中副產(chǎn)大量的氟硅酸，以氟硅酸為原料、采用濃硫酸接觸一歩 法生產(chǎn)無水氟化氫(AHF)時，副產(chǎn)了大量的含氟硅渣，其中的氟以氟硅酸的形式存在，包括游離氟及晶格氟。如何利用好含氟硅渣中的氟硅資源是清潔生產(chǎn)、資源綜合利用的一大課題。氟硅酸銨[(NH4)2SiF6]又稱六氟硅酸銨、硅氟化銨，外觀為無色或白色結(jié)晶，或結(jié)晶粉末，無臭，有毒。用作釀造エ業(yè)的消毒剤、玻璃蝕刻劑、紡織品的防蛀劑、木材防腐剤，也用于輕金屬澆鑄、電鍍，還用于由綠砂中提鉀及制取人造冰晶石和氯酸銨等，在化學分析中還用于測定鋇鹽?，F(xiàn)有的制備氟硅酸銨的方法，主要有以下幾種
一、傳統(tǒng)的制備氟硅酸銨的方法，由熒石粉、硅砂與硫酸反應(yīng)得氟硅酸，再用氨中和，趁熱過濾，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心分離、干燥制得。但其不僅生產(chǎn)成本較高，還浪費有限的不可再生的稀缺資源熒石。ニ、直接用氨中和磷肥生產(chǎn)副產(chǎn)的氟硅酸制得。其濃縮過程需消耗較多的能量，生產(chǎn)成本較高。三、中國專利201010200763. 2公開了ー種利用磷肥生產(chǎn)中含氟尾氣制備氟硅酸銨的方法，其用氟硅酸銨結(jié)晶母液作為洗滌液用于吸收磷肥生產(chǎn)中含氟尾氣，得到高濃度的含氟富液，再用氨中和，過濾，冷卻結(jié)晶，經(jīng)液固分離，得到氟硅酸銨結(jié)晶母液和氟硅酸銨固體產(chǎn)品，氟硅酸銨結(jié)晶母液再返回到磷肥氟吸收系統(tǒng)中，循環(huán)吸收含氟尾氣。其洗滌吸收過程中會出現(xiàn)堵塞、含氟富液濃度較高后氟吸收效果較差、后續(xù)的氨化控制不好會析出大量ニ氧化硅等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種エ藝流程簡單、設(shè)備少、操作簡便、生產(chǎn)成本低的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法。本發(fā)明的ー種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括下述步驟
(I)溶解反應(yīng)在帶攪拌器及加熱裝置的溶解反應(yīng)釜中，按以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為9 15，加入含氟硅渣、混合母液以及補充的氟化銨溶液，在溫度為90 108°C、壓カ為-15 Okpa的條件下發(fā)生溶解反應(yīng)，至硅渣全部溶解，得高濃度的氟硅酸銨和氟化銨的溶解液；
(2)過濾趁熱過濾溶解液，除去未溶解的SiO2和機械雜質(zhì)，得到干凈的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液；
(3)換熱將得到的熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與混合母液通過換熱器進行間接換熱，至60 70°C ；
(4)冷卻結(jié)晶將經(jīng)換熱后的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液冷卻至12 30°C，析出氟硅酸銨結(jié)晶，得到含氟硅酸銨結(jié)晶的液固混合物；
(5)過濾將液固混合物送去過濾或離心，進行液固分離，得結(jié)晶母液和晶體氟硅酸
銨；
(6)洗滌用合格的氟硅酸銨產(chǎn)品配制的飽和溶液來洗滌過濾得到的晶體氟硅酸銨，得半產(chǎn)品氟硅酸銨、洗液；·
(7)干燥將半產(chǎn)品氟硅酸銨送入干燥器進行干燥，得產(chǎn)品氟硅酸銨。上述的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，其中溶解反應(yīng)產(chǎn)生的氨和水蒸汽經(jīng)冷卻至30°C以下，得稀氨水和氨氣，送去磷肥廠加工肥料或它用。上述的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，其中步驟(6)的洗液與步驟(5)的結(jié)晶母液混合為混合母液，經(jīng)步驟(3)與熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液間接換熱后，混合母液溫度升高至45 60°C，返回步驟(I)進行溶解反應(yīng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知本發(fā)明回收了磷肥エ業(yè)副產(chǎn)氟硅酸生產(chǎn)無水氟化氫(AHF)產(chǎn)生的大量含氟硅渣中的氟硅資源，含氟硅渣中的ニ氧化硅和氟硅酸全部得以利用，充分利用磷礦伴生氟硅資源，降低含氟硅渣對環(huán)境的污染，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和氟硅資源的綜合利用。利用較高濃度的氟化銨溶液和飽和的氟硅酸銨結(jié)晶母液與含氟硅渣反應(yīng)，部分水分隨產(chǎn)生的氨一起蒸發(fā)出，得到高濃度的氟硅酸銨和氟化銨混合溶液，通過冷卻結(jié)晶得氟硅酸銨產(chǎn)品，不需蒸發(fā)濃縮，可有效降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排，符合國家倡導的“節(jié)能降耗、低碳環(huán)?！钡睦砟?。本發(fā)明エ藝流程簡單、設(shè)備少、操作簡便、生產(chǎn)成本低。


附圖為本發(fā)明的エ藝流程圖。
具體實施方式
實施例I
ー種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括下述步驟
(I)溶解反應(yīng)在帶攪拌器及加熱裝置的溶解反應(yīng)釜中，根據(jù)以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為12，加入含氟硅渣和質(zhì)量濃度為40%的氟化銨溶液，在溫度為90 100°C、壓カ為-15 -IOkpa的條件下發(fā)生溶解反應(yīng)，至硅渣全部溶解，得高濃度的氟硅酸銨和氟化銨的溶解液。溶解反應(yīng)產(chǎn)生的氨和水蒸汽經(jīng)冷卻至30°C以下，得稀氨水和氨氣，送去磷肥廠加工肥料。
(2)過濾趁熱過濾步驟(I)的溶解液，除去未溶解的SiO2和機械雜質(zhì)，得到干凈的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液；
(3)換熱將步驟(2)得到的熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與后續(xù)步驟得到的混合母液通過換熱器進行間接換熱，至60°C ；
(4)冷卻結(jié)晶將步驟(3)經(jīng)換熱后的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與冷凍水通過間接換熱冷卻到12°C，析出氟硅酸銨結(jié)晶，得到含氟硅酸銨結(jié)晶的液固混合物；
(5)過濾將步驟(4)的液固混合物送去過濾，得結(jié)晶母液和晶體氟硅酸銨；
(6)洗滌為了除去晶體氟硅酸銨中包夾的少量氟化銨，用合格的氟硅酸銨產(chǎn)品配制的(NH4)2SiF6飽和溶液來洗滌步驟(5)過濾得到的晶體氟硅酸銨，得半產(chǎn)品氟硅酸銨。洗液與步驟(5)的結(jié)晶母液混合為混合母液，經(jīng)步驟(3)與熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液間 接換熱后，混合母液溫度升高至45°C，返回步驟(I)進行溶解反應(yīng)；
(7)干燥將步驟(6)得到的半產(chǎn)品氟硅酸銨送入干燥器進行干燥，得產(chǎn)品氟硅酸銨。其質(zhì)量指標達到行業(yè)標準的要求，見表I。實施例2
ー種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括下述步驟
(I)溶解反應(yīng)在帶攪拌器及加熱裝置的溶解反應(yīng)釜中，根據(jù)以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為9，加入含氟硅渣和實施例I步驟(5)、(6)得到的混合母液以及補充的質(zhì)量濃度為45%的氟化銨溶液，在溫度為95 105で、壓カ為-12 _8kpa的條件下發(fā)生溶解反應(yīng)，至硅渣全部溶解，得高濃度的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液。溶解反應(yīng)產(chǎn)生的氨和水蒸汽經(jīng)冷卻至30°C以下，得稀氨水和氨氣，送去磷肥廠加工肥料或它用。(2 )過濾方法同實施例I步驟(2 );
(3)換熱方法同實施例I步驟(3)。其中，熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液經(jīng)間接換熱，至64°C ；
(4)冷卻結(jié)晶方法同實施例I步驟(4)。其中，氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與冷凍水通過間接換熱冷卻到20°C ；
(5)過濾方法同實施例I步驟(5)；
(6)洗滌方法同實施例I步驟(6)。其中，混合母液溫度升高至50°C，返回步驟(I)進行溶解反應(yīng)；
(7)干燥方法同實施例I步驟(7)。所得產(chǎn)品氟硅酸銨的質(zhì)量指標達到行業(yè)標準的要求，見表I。實施例3
ー種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括下述步驟
(I)溶解反應(yīng)方法同實施例2步驟(I)。其中，溶解反應(yīng)條件為溫度100 108で、壓力-5 Okpa。含氟硅渣和氟化銨的配比為以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為15。( 2 )過濾方法同實施例I步驟(2 );
(3)換熱方法同實施例I步驟(3)。其中，熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液經(jīng)間接換熱，至70°C ；
(4)冷卻結(jié)晶方法同實施例I步驟(4)。其中，冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻水，氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與循環(huán)冷卻水通過間接換熱冷卻到30°C ；(5)過濾將步驟(4)得到的液固混合物送去離心分離，得結(jié)晶母液和晶體氟硅酸銨；
(6)洗滌方法同實施例I步驟(6)。其中，混合母液溫度升高至60°C，返回步驟(I)進行溶解反應(yīng)；
(7)干燥方法同實施例I步驟(7)。所得產(chǎn)品氟硅酸銨的質(zhì)量指標達到行業(yè)標準的要求，見表I。表I本方法生產(chǎn)的產(chǎn)品氟娃酸銨質(zhì)量指標
權(quán)利要求
1.一種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括下述步驟 (1)溶解反應(yīng)在帶攪拌器及加熱裝置的溶解反應(yīng)釜中，按以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為9 15，在溫度為90 108°C、壓力為-15 Okpa的條件下發(fā)生溶解反應(yīng)，至硅渣全部溶解，得高濃度的氟硅酸銨和氟化銨的溶解液； (2)過濾趁熱過濾溶解液，除去未溶解的SiO2和機械雜質(zhì)，得到干凈的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液； (3)換熱將得到的熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液與混合母液通過換熱器進行間接換熱，至60 70°C ； (4)冷卻結(jié)晶將經(jīng)換熱后的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液冷卻至12 30°C，析出氟硅酸銨結(jié)晶，得到含氟硅酸銨結(jié)晶的液固混合物； (5)過濾將液固混合物送去過濾或離心，進行液固分離，得結(jié)晶母液和晶體氟硅酸銨； (6)洗滌用合格的氟硅酸銨產(chǎn)品配制的飽和溶液來洗滌過濾得到的晶體氟硅酸銨，得半產(chǎn)品氟硅酸銨、洗液； (7)干燥將半產(chǎn)品氟硅酸銨送入干燥器進行干燥，得產(chǎn)品氟硅酸銨。
2.如權(quán)利要求I所述的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，其中步驟(6)的洗液與步驟(5)的結(jié)晶母液混合為混合母液，經(jīng)步驟(3)與熱的氟硅酸銨和氟化銨的混合溶液間接換熱后，混合母液溫度升高至45 60°C，返回步驟(I)進行溶解反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，其中步驟(I)中的原料氟化銨為混合母液或/和補充的氟化銨溶液。
4.如權(quán)利要求3所述的利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，其中溶解反應(yīng)產(chǎn)生的氨和水蒸汽經(jīng)冷卻至30°C以下，得稀氨水和氨氣，送去磷肥廠加工肥料或它用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用無水氟化氫生產(chǎn)中的含氟硅渣制備氟硅酸銨的方法，包括以SiO2計的氟化銨和含氟硅渣摩爾比為9～15，加入含氟硅渣和混合母液以及補充的氟化銨溶液，在溫度為90～108℃、壓力為-15～0kpa的條件下發(fā)生溶解反應(yīng)，至硅渣全部溶解，得溶解液；趁熱過濾溶解液，除去未溶解的SiO2和機械雜質(zhì)，得到混合溶液；混合溶液換熱至60～70℃；冷卻至12～30℃，析出氟硅酸銨結(jié)晶，進行液固分離，得結(jié)晶母液和晶體氟硅酸銨；洗滌過濾得到晶體氟硅酸銨，干燥，得產(chǎn)品氟硅酸銨。本發(fā)明工藝流程簡單、設(shè)備少、操作簡便、生產(chǎn)成本低。
文檔編號C01B33/10GK102674367SQ201210185749
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者何勇崗, 何浩明, 劉松林, 李白玉, 湯仁恒, 駱吉林 申請人:甕福(集團)有限責任公司, 貴州甕福藍天氟化工股份有限公司