專利名稱：一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氟硅酸鈉的生產(chǎn)方法按照原料不同可以分為氯化鈉法和硫酸鈉法，從理論上講，氟硅酸鈉還可以用其他鈉鹽生產(chǎn)，但是由于其他鈉鹽生產(chǎn)成本高，工業(yè)上很少采用。硫酸鈉法和氯化鈉法由于價(jià)格便宜、工藝成熟而被多數(shù)廠家采用。無論是硫酸鈉法生產(chǎn)工藝，還是氯化鈉法生產(chǎn)工藝，都有一個(gè)共同的特點(diǎn)采用定酸調(diào)鹽法，即投料時(shí)氟硅酸的量不變，通過調(diào)整鹽的過量系數(shù)匹配酸的量。盡管在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)氯化鈉法生產(chǎn)成本低、工藝成熟，但是其污水中含有鹽酸，回收難度大、處理費(fèi)用高，因此，硫酸鈉法迅速崛起。在酸鈉法氟硅酸鈉生產(chǎn)工藝中，主要化學(xué)反應(yīng)如下H2SiFfNa2SO4=Na2SiF6 I +H2SO4由于該反應(yīng)有一定的可逆性，為了防止可逆反應(yīng)和回收盡量多的氟硅酸鈉，在加料時(shí)都采用硫酸鈉過量以提高氟硅酸的轉(zhuǎn)化率，但這樣也造成了硫酸鈉消耗高，污水中鈉離子含量不利于污水的回收和利用。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝都按硫酸鈉過量30%來生產(chǎn)，導(dǎo)致硫酸鈉利用率低、單耗高，每生產(chǎn)一噸氟硅酸鈉硫酸鈉消耗可高達(dá)I. 20噸硫酸鈉。生產(chǎn)后的污水中硫酸含量在3%飛％之間，但其中鈉離子含量也在O. 7%左右，污水如果在磷酸裝置使用將會(huì)和磷酸裝置中的氟硅酸反應(yīng)生產(chǎn)大量的氟硅酸鈉，造成管道設(shè)備的堵塞。污水不能直接回收利用，為磷酸生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保和污水處理帶來不利。氟硅酸鈉的溶度積小，如果減小硫酸鈉的加料系數(shù)，污水中的[Na+]含量也減少，[SiF62I有所上升，但是氟硅酸鈉的產(chǎn)率也有所下降，從氟硅酸鈉溶度積KSPNa2SiF6= [Na+]2[SiF62I 可知，加大[SiF62_]和[Na+]的濃度都有利于 Na2SiF6 的生成。中國專利ZL200810018141.0公開了一種硫酸鈉法生產(chǎn)氟硅酸鈉的工藝，主要是向摩爾比為2的氟娃酸與硫酸鈉溶液反應(yīng)晶化后的反應(yīng)液中，投放固體硫酸鈉化鹽，直至硫酸鈉的質(zhì)量百分比濃度為159Γ20%，然后分離氟硅酸鈉，其母液鹽溶液可再次循環(huán)利用。該工藝是利用母液化鹽使鹽過量來增加氟硅酸鈉結(jié)晶的析出量，提高了氟硅酸的利用率。其不足在于硫酸鈉的單耗高，母液鹽溶液中的硫酸含量增大，不適用于磷酸生產(chǎn)企業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，解決現(xiàn)有的氟硅酸鈉生產(chǎn)技術(shù)中硫酸鈉消耗大、磷酸生產(chǎn)企業(yè)污水處理難的問題，為氟硅酸鈉生產(chǎn)行業(yè)的污水找到新的利用途徑。一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，主要包括以下步驟
(I)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為269Γ32%的硫酸鈉溶液；(2)在攪拌的情況下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸；(3)控制好硫酸鈉溶液的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸的用量，使氟硅酸的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多3%飛％ ；(4)在硫酸納和氣娃酸反應(yīng)結(jié)束后,養(yǎng)晶；(5)洗滌、分離氟硅酸鈉晶體，離心干燥；(6)硫酸和氟硅酸的回收；所述步驟(I)是將粉狀硫酸鈉用溫度為39 42°C清水在化鹽槽內(nèi)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)
為269Γ32%的硫酸鈉溶液。這是根據(jù)硫酸鈉的溶解度特性，為了保證其最大溶解度，減少化鹽水和污水的量。所述步驟(2)是將氟硅酸沉降池來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸經(jīng)過換熱器和蒸汽換熱，升溫至35lO°C放入氟硅酸儲(chǔ)罐備用；用計(jì)量泵將配置好的硫酸鈉溶液從化鹽槽送至氟硅酸鈉合成槽，當(dāng)硫酸鈉溶液的合成槽的液位達(dá)到二分之一時(shí)啟動(dòng)攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速維持在3(T40r/min，在攪拌的情況下加入上述備用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸。所述步驟(3)是在攪拌的情況下，用計(jì)量泵將計(jì)量好的氟硅酸送至合成槽和硫酸鈉溶液進(jìn)行合成反應(yīng)，氟娃酸的量按比化學(xué)反應(yīng)理論質(zhì)量多3°/Γ6%加入。所述步驟(4)是待硫酸鈉溶液和氟硅酸溶液在合成槽內(nèi)反應(yīng)2(T30min后，將反應(yīng)生成的氟娃酸鈉晶體料衆(zhòng)從合成槽底部放入第一養(yǎng)晶槽養(yǎng)晶；未反應(yīng)完的硫酸鈉和氟娃酸的溶液從合成槽上部溢流口溢流至第一養(yǎng)晶槽繼續(xù)反應(yīng)；控制好第一養(yǎng)晶槽攪拌器的攪拌速度在3 6r/min，在第一養(yǎng)晶槽養(yǎng)晶2(T40min的晶體料漿從第一結(jié)晶槽底部放入第二結(jié)晶槽繼續(xù)養(yǎng)晶，反應(yīng)完后的污水從養(yǎng)晶槽上部溢流口進(jìn)入污水槽；由于晶體生長(zhǎng)速度較慢，而使一次結(jié)晶效果不好，晶體不夠大，不利于晶體和液相分離，且產(chǎn)品外觀也受影響，因此需要通過二次結(jié)晶來養(yǎng)晶；進(jìn)入第二養(yǎng)晶槽的晶體料漿在攪拌速度為3飛r/min的情況繼續(xù)養(yǎng)晶2(T40min，養(yǎng)晶結(jié)束的晶體從第二養(yǎng)晶槽底部放入洗滌槽，多余的污水從養(yǎng)晶槽的上部溢流至污水槽內(nèi)。所述步驟(5)養(yǎng)晶結(jié)束的晶體用適量的工業(yè)清水洗滌至PH3 4，洗去多余的游離酸，以保證晶體質(zhì)量；洗滌后晶體和洗滌水一起進(jìn)入離心機(jī)離心分離。離心后的污水進(jìn)入污水收集槽，產(chǎn)品進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)干燥。經(jīng)干燥后的氟硅酸鈉含量達(dá)到99%以上，水分在O. 1%以下，各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到一級(jí)品要求，經(jīng)包裝后做產(chǎn)品銷售。所述步驟(6)是將第一養(yǎng)晶槽、第二養(yǎng)晶槽和離心機(jī)出來的污水集中送至污水槽，將集中后的污水用泵打至磷酸萃取裝置用于磷酸生產(chǎn)，即回收其中的硫酸和過量的氟硅酸。下面以采用本發(fā)明的試驗(yàn)例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明所述本發(fā)明的有益效果試驗(yàn)例II. I使用傳統(tǒng)硫酸鈉法生產(chǎn)氟硅酸鈉，即調(diào)鹽過量30%時(shí)，實(shí)際每生產(chǎn)一噸Na2SiF6, Na2SO4的單耗為I. 21，使用本發(fā)明的氟硅酸鈉生產(chǎn)工藝后，調(diào)酸過量5%，每生產(chǎn)一噸Na2SiF6, Na2SO4的單耗為I. 03，由此可得每生產(chǎn)一噸Na2SiF6節(jié)約Na2SO4的質(zhì)量為I. 20-1. 03=0. 17 (噸)
以每年生產(chǎn)2. 5萬噸氟硅酸鈉為例，每年硫酸鈉消耗降低量為25000X0. 17=4250 (噸)以每小時(shí)污水排放量按50m3、污水中硫酸含量5%計(jì)，則每年回收硫酸量為50 X 5%X 24 X 360=21600 (噸)I. 2 總結(jié)由試驗(yàn)例可知，采用本發(fā)明后，可以達(dá)到的效果為每生產(chǎn)一噸Na2SiF6可節(jié)約
0.17噸Na2SO4，每年可降低硫酸鈉消耗2. 5萬噸，每年可回收硫酸21600噸。本發(fā)明的有益效果調(diào)整原料硫酸鈉和氟硅酸的比例，不僅可以降低硫酸鈉的消耗，還可以大大減少污水中的鈉離子含量。在生產(chǎn)中只要將以前硫酸鈉過量30%的生產(chǎn)工藝改為氟硅酸過量5%，原料硫酸鈉便可從以前的每生產(chǎn)一噸氟硅酸鈉消耗I. 20噸降低至
1.03噸。第一結(jié)晶器、第二結(jié)晶器和洗滌水集中在一起，集中后的污水中的鈉離子含量從之前的O. 7%降至O. 3%，可以直接用于磷酸萃取系統(tǒng)使用。污水的直接回收利用，不僅回收了質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3飛％硫酸，降低了磷酸生產(chǎn)時(shí)硫酸分解磷礦石時(shí)硫酸的消耗量，降低磷酸生產(chǎn)成本，還節(jié)約了污水的處理費(fèi)用，避免了含硫酸、硅、氟等雜質(zhì)的污水造成的環(huán)境污染，同時(shí)也響應(yīng)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的號(hào)召。綜上所述，本發(fā)明不僅降低了硫酸鈉的單耗，減少了污水中的鈉離子量，降低了生產(chǎn)成本，還回收了污水中的硫酸；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明高效環(huán)保、鹽耗少，簡(jiǎn)單方便、成本低，生產(chǎn)后的污水可直接回收利用。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖；圖中1_化鹽槽,2-合成槽,3-氟娃酸儲(chǔ)罐,4-第一養(yǎng)晶器,5-第二養(yǎng)晶器,6-洗滌槽，7-離心機(jī)，8-干燥機(jī)，9-包裝機(jī)，10-污水收集槽，11-磷酸萃取系統(tǒng)，12-硫酸鈉溶液，13-氟硅酸，14-氟硅酸鈉晶漿，15-氟硅酸鈉結(jié)晶，16-氟硅酸鈉半成品，17-氟硅酸鈉成品，18-污水，19-工業(yè)清水，20-含硫酸3飛％的污水。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例I將硫酸鈉在化鹽槽I內(nèi)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%的硫酸鈉溶液12 ;用泵將硫酸鈉溶液12送至合成槽2，在攪拌的情況下加入從氟硅酸儲(chǔ)罐3中取得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氟硅酸13 ;控制好硫酸鈉溶液12的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸13的用量，使氟硅酸13的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多4% ;硫酸鈉12和氟硅酸13在合成槽2內(nèi)反應(yīng)結(jié)束得到的氟硅酸鈉晶漿14，進(jìn)入第一結(jié)晶器4養(yǎng)晶后，得到氟硅酸鈉結(jié)晶15，再進(jìn)入第二結(jié)晶器5養(yǎng)晶；養(yǎng)晶結(jié)束后，在洗滌槽6內(nèi)用適量工業(yè)清水19洗去多余的游離酸，以保證晶體質(zhì)量；洗滌后的氟硅酸鈉晶體15經(jīng)離心機(jī)7脫水后得到氟硅酸鈉半成品16，接著進(jìn)入干燥機(jī)8內(nèi)烘干，得到氟硅酸鈉成品17，最后進(jìn)入包裝機(jī)9進(jìn)行包裝即可；從第一結(jié)晶器4、第二結(jié)晶器5和離心機(jī)7中產(chǎn)生的污水18送到污水收集槽10，將含硫酸3飛％的污水20集中后用泵打至磷酸萃取裝置11生產(chǎn)磷酸；未反應(yīng)完的氟硅酸13隨污水進(jìn)入磷酸系統(tǒng)循環(huán)后再次用于氟硅酸鈉的生產(chǎn)。實(shí)施例2將硫酸鈉在化鹽槽I內(nèi)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29%的硫酸鈉溶液12 ;用泵將硫酸鈉溶液12送至合成槽2，在攪拌的情況下加入從氟硅酸儲(chǔ)罐3中取得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%的氟硅酸13 ;控制好硫酸鈉溶液12的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸13的用量，使氟硅酸13的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多4% ;硫酸鈉12和氟硅酸13在合成槽2內(nèi)反應(yīng)結(jié)束得到的氟硅酸鈉晶漿14，進(jìn)入第一結(jié)晶器4養(yǎng)晶后，得到氟硅酸鈉結(jié)晶15，再進(jìn)入第二結(jié)晶器5養(yǎng)晶；養(yǎng)晶結(jié)束后，在洗滌槽6內(nèi)用適量工業(yè)清水19洗去多余的游離酸，以保證晶體質(zhì)量；洗滌后的氟硅酸鈉晶體15經(jīng)離心機(jī)7脫水后得到氟硅酸鈉半成品16，接著進(jìn)入干燥機(jī)8內(nèi)烘干，得到氟硅酸鈉成品17，最后進(jìn)入包裝機(jī)9進(jìn)行包裝即可；從第一結(jié)晶器4、第二結(jié)晶器5和離心機(jī)7中產(chǎn)生的污水18送到污水收集槽10，將含硫酸3飛％的污水20集中后用泵打至磷
酸萃取裝置11生產(chǎn)磷酸；未反應(yīng)完的氟硅酸13隨污水進(jìn)入磷酸系統(tǒng)循環(huán)后再次用于氟硅酸鈉的生產(chǎn)。實(shí)施例3將硫酸鈉在化鹽槽I內(nèi)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的硫酸鈉溶液12 ;用泵將硫酸鈉溶液12送至合成槽2，在攪拌的情況下加入從氟硅酸儲(chǔ)罐3中取得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的氟硅酸13 ;控制好硫酸鈉溶液12的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸13的用量，使氟硅酸13的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多6% ;硫酸鈉12和氟硅酸13在合成槽2內(nèi)反應(yīng)結(jié)束得到的氟硅酸鈉晶漿14，進(jìn)入第一結(jié)晶器4養(yǎng)晶后，得到氟硅酸鈉結(jié)晶15，再進(jìn)入第二結(jié)晶器5養(yǎng)晶；養(yǎng)晶結(jié)束后，在洗滌槽6內(nèi)用適量工業(yè)清水19洗去多余的游離酸，以保證晶體質(zhì)量；洗滌后的氟硅酸鈉晶體15經(jīng)離心機(jī)7脫水后得到氟硅酸鈉半成品16，接著進(jìn)入干燥機(jī)8內(nèi)烘干，得到氟硅酸鈉成品17，最后進(jìn)入包裝機(jī)9進(jìn)行包裝即可；從第一結(jié)晶器4、第二結(jié)晶器5和離心機(jī)7中產(chǎn)生的污水18送到污水收集槽10，將含硫酸3飛％的污水20集中后用泵打至磷酸萃取裝置11生產(chǎn)磷酸；未反應(yīng)完的氟硅酸13隨污水進(jìn)入磷酸系統(tǒng)循環(huán)后再次用于氟硅酸鈉的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于主要包括以下步驟 (O配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26°/Γ32%的硫酸鈉溶液； (2)在攪拌的情況下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸； (3)控制好硫酸鈉溶液的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸的用量，使氟硅酸的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多3%飛％; (4)在硫酸納和氣娃酸反應(yīng)結(jié)束后，養(yǎng)晶； (5)洗滌、分離氟硅酸鈉晶體，離心干燥； (6)硫酸和氟硅酸的回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(I)是將粉狀硫酸鈉用溫度為39 42°C清水在化鹽槽內(nèi)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26°/Γ32%的硫酸鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(2)是將氟硅酸沉降池來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸經(jīng)過換熱器和蒸汽換熱，升溫至35 40°C放入氟硅酸儲(chǔ)罐備用；用計(jì)量泵將配置好的硫酸鈉溶液從化鹽槽送至氟硅酸鈉合成槽，當(dāng)硫酸鈉溶液的合成槽的液位達(dá)到二分之一時(shí)啟動(dòng)攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速維持在3(T40r/min，在攪拌的情況下加入上述備用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8% 14%的氟硅酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(3)是在攪拌的情況下，用計(jì)量泵將計(jì)量好的氟硅酸送至合成槽和硫酸鈉溶液進(jìn)行合成反應(yīng)，氟硅酸的量按比化學(xué)反應(yīng)理論質(zhì)量多3%飛％加入。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(4)是待硫酸鈉溶液和氟硅酸溶液在合成槽內(nèi)反應(yīng)2(T30min后，將反應(yīng)生成的氟硅酸鈉晶體料漿從合成槽底部放入第一養(yǎng)晶槽養(yǎng)晶；未反應(yīng)完的硫酸鈉和氟娃酸的溶液從合成槽上部溢流口溢流至第一養(yǎng)晶槽繼續(xù)反應(yīng)；控制好第一養(yǎng)晶槽攪拌器的攪拌速度在3飛r/min，在第一養(yǎng)晶槽養(yǎng)晶2(T40min的晶體料漿從第一結(jié)晶槽底部放入第二結(jié)晶槽繼續(xù)養(yǎng)晶，反應(yīng)完后的污水從養(yǎng)晶槽上部溢流口進(jìn)入污水槽；進(jìn)入第二養(yǎng)晶槽的晶體料漿在攪拌速度為3飛r/min的情況繼續(xù)養(yǎng)晶2(T40min，養(yǎng)晶結(jié)束的晶體從第二養(yǎng)晶槽底部放入洗滌槽，多余的污水從養(yǎng)晶槽的上部溢流至污水槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(5)養(yǎng)晶結(jié)束的晶體用適量的工業(yè)清水洗滌至PH3 4，洗去多余的游離酸，以保證晶體質(zhì)量；洗滌后晶體和洗滌水一起進(jìn)入離心機(jī)離心分離；離心后的污水進(jìn)入污水收集槽，產(chǎn)品進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(6)是將第一養(yǎng)晶槽、第二養(yǎng)晶槽和離心機(jī)出來的污水集中送至污水槽，將集中后的污水用泵打至磷酸萃取裝置，用于磷酸生產(chǎn)，即回收其中的硫酸和過量的氟硅酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氟硅酸鈉的生產(chǎn)工藝，主要包括以下步驟(1)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%~32%的硫酸鈉溶液；(2)在攪拌的情況下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%~14%的氟硅酸；(3)控制好硫酸鈉溶液的用量，調(diào)節(jié)氟硅酸的用量，使氟硅酸的用量比根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的理論用量多3%~6%；(4)在硫酸鈉和氟硅酸反應(yīng)結(jié)束后，養(yǎng)晶；(5)洗滌、分離氟硅酸鈉晶體，離心干燥；(6)硫酸和氟硅酸的回收。本發(fā)明不僅降低了硫酸鈉的單耗，減少了污水中的鈉離子量，還回收了污水中的硫酸；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明高效環(huán)保、鹽耗少，簡(jiǎn)單方便、成本低，生產(chǎn)后的污水可直接回收利用。
文檔編號(hào)C01B33/10GK102849744SQ20121028777
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者徐魁, 穆勁, 陳彬, 廖吉星, 朱飛武, 戴凌云, 石秀明, 潘禮富, 彭寶林 申請(qǐng)人:貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司