氟化銨的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟化銨的制備方法，該方法將鈉長石分解反應(yīng)生成的含有氟化硅的氣體通入吸收塔中，進(jìn)而發(fā)生水解反應(yīng)生成氟硅酸溶液；然后將所述氟硅酸溶液置入氨解釜中，發(fā)生氨解反應(yīng)，生成含有氟化銨和白炭黑的溶液；最后過濾所述含有氟化銨和白炭黑的溶液，生成的濾液在結(jié)晶釜中經(jīng)濃縮結(jié)晶、過濾、干燥，得到氟化銨成品。上述方法操作簡單，經(jīng)濟(jì)可行，且避免環(huán)境污染。
【專利說明】氟化銨的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種氟化銨的制備方法，尤其涉及一種利用鈉長石制備氟化銨的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氟化銨，分子式為NH4F,相對(duì)分子質(zhì)量37.04，相對(duì)密度為1.015 (25°C )，無色葉狀或針狀結(jié)晶，升華后為六角柱狀晶體；易潮解易結(jié)塊，可溶于冷水，微溶于醇，不溶于丙酮和液氨。受熱或遇熱水即分解失去氨轉(zhuǎn)化成更穩(wěn)定的氟化銨。氟化銨用途廣泛，如作為玻璃刻蝕劑、金屬表面的化學(xué)拋光劑、木材及釀酒防腐劑、消毒劑、纖維的媒染劑及提取稀有元素的溶劑等，還可作為化學(xué)分析中離子檢測(cè)的掩蔽劑、釀酒的消毒劑、防腐劑、纖維的媒染劑等。
[0003]傳統(tǒng)的氟化銨生產(chǎn)方法為液相法:在鉛制或塑料容器中，投入定量氫氟酸和氨氣，直至反應(yīng)液pH值至4左右為止。反應(yīng)液經(jīng)冷卻結(jié)晶、離心分離、氣流干燥，制得氟化銨產(chǎn)品。該生產(chǎn)方法通常會(huì)使得空氣中含有較多的氫氟酸和氨氣，環(huán)境污染嚴(yán)重，而且母液處理能耗大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由鑒于此，本發(fā)明確有必要提供一種環(huán)境友好的氟化銨的制備方法。
[0005]一種氟化銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的質(zhì)量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應(yīng)生成含有氟化硅的氣體生成物；
氣體吸收水解:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級(jí)吸收塔中進(jìn)行水解；
氨解:將所述水解產(chǎn)物置于氨解釜中，通過氨水調(diào)節(jié)PH為7?8 ;控制所述氨解釜內(nèi)溫度在27°C?50°C，中和完畢后陳化2小時(shí)?3小時(shí)，陳化溫度為30°C?40°C ；
制備氟化銨產(chǎn)品:過濾所述氨解釜中的氨解產(chǎn)物得到含有氟化銨的濾液；對(duì)所述含有氟化銨的濾液進(jìn)行濃縮結(jié)晶、過濾、干燥處理，得到氟化銨晶體。
[0006]基于上述氟化銨的制備方法，所述鈉長石分解的步驟包括先在100°C?200°C下對(duì)所述鈉長石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應(yīng)2小時(shí)?5小時(shí)得到固體殘?jiān)秃蟹璧臍怏w生成物。在該步驟中，所述反應(yīng)溫度可以為100°C、150°C、180°C、200°C，優(yōu)選為120°C?200°C ;所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為2.5小時(shí)?4小時(shí)。
[0007]基于上述氟化銨的制備方法，所述氣體吸收水解的步驟包括:所述氣體反應(yīng)物經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中吸收液吸收、水解后生產(chǎn)所述水解產(chǎn)物，該水解產(chǎn)物進(jìn)入一級(jí)濃相收集槽中，該一級(jí)濃相收集槽收集的濃相物輸送到氨解釜中進(jìn)行氨解，其中，所述一級(jí)吸收塔中的吸收液為10%?30%的乙醇水溶液；所述一級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到一級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到一級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級(jí)吸收塔出來的尾氣進(jìn)入所述二級(jí)吸收塔經(jīng)所述二級(jí)吸收塔中吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級(jí)吸收塔水解后的液體進(jìn)入二級(jí)濃相吸收槽，所述二級(jí)濃相吸收槽收集的濃相物輸送到氨解釜中進(jìn)行氨解，其中，所述二級(jí)吸收塔中的吸收液為10%?30%的乙醇水溶液；所述二級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到二級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測(cè)所述一級(jí)吸收循環(huán)槽、所述二級(jí)吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達(dá)到lOmol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液也輸送到所述氨解釜中進(jìn)行氨解。
[0008]基于上述氟化銨的制備方法，所述制備氟化銨產(chǎn)品的步驟包括:將所述氨解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾得到所述含有氟化銨的濾液及白炭黑。
[0009]基于上述氟化銨的制備方法，所述制備氟化銨產(chǎn)品的步驟包括:
將所述含氟化銨的濾液通過泵輸送到氟化銨濃縮結(jié)晶釜中，使之在所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜濃縮，濃縮結(jié)晶釜內(nèi)溫度控制在60°C?80°C，真空度控制在0.05Mpa?0.07Mpa ;當(dāng)所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜中的氟化銨濃度達(dá)到12mol/L時(shí)，停止加熱，打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻結(jié)晶，冷卻溫度控制在20°C?30°C ;將結(jié)晶后的晶漿經(jīng)離心機(jī)離心分離，干燥，得到氟化銨晶體。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的氟化銨的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明主要利用鈉長石分解的氟化硅氣體作為原料來制備氟化銨的，充分利用含氟廢氣，降低含氟廢水的排出量，同時(shí)避免了氟資源的浪費(fèi)，也降低了對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約了生產(chǎn)成本；本發(fā)明提供的氟化銨的制備方法中，鈉長石的分解溫度在100°C?200°C，反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備的要求比較低；而且采用低溫濃縮、低溫結(jié)晶的方法制得氟化銨晶體，工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)，降低成本，綜合利用程度高、工藝先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)可行。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0012]實(shí)施例1
一種氟化銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:先將鈉長石和螢石在10CTC下預(yù)加熱30分鐘左右，再加入98%的硫酸使三者在100°C和自生壓力下反應(yīng)5小時(shí)左右，得到固體殘?jiān)c含有氟化硅的氣體生成物，其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:1.55:3.28，反應(yīng)原理為:
CaF2 + H2SO4 = 2HF + CaSO4
2NaAlSi308 + 24HF + 4H2S04 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 6SiF4 ? + 16Η 20氣體吸收水解:將上述含有氟化硅的氣體生成物引入除塵過濾器中除塵；經(jīng)除塵過濾后的氣體通入一級(jí)吸收塔中進(jìn)行水解形成水解產(chǎn)物，水解產(chǎn)物進(jìn)入一級(jí)濃相收集槽中，所述一級(jí)濃相收集槽收集的濃相物輸送到氨解釜中氨解，其中，水解反應(yīng)原理為:3SiF4 +2H20 = 2H2SiF6 + S12I ;所述一級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到一級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到一級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；由一級(jí)吸收塔出來的尾氣進(jìn)入二級(jí)吸收塔繼續(xù)水解，所述二級(jí)吸收塔出來的液體到二級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測(cè)所述一級(jí)吸收循環(huán)槽、所述二級(jí)吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達(dá)到lOmol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液也輸送到氨解釜中進(jìn)行氨解，其中，所述一、二級(jí)吸收塔中的吸收液為濃度為10%左右的乙醇水溶液；
氨解:在50°C左右，對(duì)進(jìn)入所述氨解釜中的濃相物和氟硅酸液體，通過氨水調(diào)節(jié)pH =7.1 ;中和完畢后在40°C左右陳化3小時(shí)；
制備氟化銨產(chǎn)品:將所述氨解釜中的氨解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾，得到的白炭黑經(jīng)洗滌后烘干，最終得到高純度的白炭黑產(chǎn)品；經(jīng)壓濾機(jī)過濾的含有氟化銨的濾液，通過泵輸送到氟化銨反應(yīng)結(jié)晶釜中；控制氟化銨濃縮結(jié)晶釜內(nèi)溫度在60°C左右，并調(diào)節(jié)真空度，當(dāng)溶液中氟化銨濃度達(dá)到12mol/L時(shí)，停止加熱，打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻結(jié)晶，冷卻溫度控制在20 °C，使濾液在氟化銨濃縮結(jié)晶釜內(nèi)濃縮、結(jié)晶；結(jié)晶后的晶漿經(jīng)離心機(jī)進(jìn)行離心分離，離心出的氟化銨干燥后再回到鉀長石反應(yīng)爐循環(huán)利用；濾液通過泵輸送到一級(jí)吸收循環(huán)槽、二級(jí)吸收循環(huán)槽中繼續(xù)吸收。氟化銨濃縮結(jié)晶釜真空度控制在0.052Mpa。
[0013]實(shí)施例2
一種氟化銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的鈉長石分解的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為150°C，預(yù)加熱的時(shí)間為20分鐘；反應(yīng)的溫度為150°C，反應(yīng)的時(shí)間為3.5小時(shí)；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2:4 ;
氣體吸收水解:本實(shí)施例該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的氣體吸收水解的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于所述吸收液為濃度為20%左右的乙醇水溶液；
氨解:在40°C左右，對(duì)進(jìn)入所述氨解釜中的濃相物和氟硅酸液體，通過氨水調(diào)節(jié)pH =7.5 ;中和完畢后在35°C左右陳化2.5小時(shí)；
制備氟化銨產(chǎn)品:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟化銨產(chǎn)品的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜內(nèi)的溫度約70°C，真空度約0.06Mpa，所述冷卻溫度控制約25°C。
[0014]實(shí)施例3
一種氟化銨的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的鈉長石分解的【具體實(shí)施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為200°C，預(yù)加熱的時(shí)間為15分鐘；反應(yīng)的溫度為200°C，反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2.5:4.6 ；
氣體吸收水解:本實(shí)施例該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的氣體吸收水解的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于所述吸收液為濃度為30%左右的乙醇水溶液；
氨解:在30°C左右，對(duì)進(jìn)入所述氨解釜中的濃相物和氟硅酸液體，通過氨水調(diào)節(jié)pH =7.9 ;中和完畢后在30°C左右陳化2小時(shí)；
制備氟化銨產(chǎn)品:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟化銨產(chǎn)品的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜內(nèi)的溫度約80°C，真空度約0.07Mpa，所述冷卻溫度控制約30°C。
[0015]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種氟化銨的制備方法，包括以下步驟: 鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的質(zhì)量比混合，并在1001:?2001:和自生壓力下反應(yīng)生成含有氟化硅的氣體生成物； 氣體吸收水解:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經(jīng)除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級(jí)吸收塔中進(jìn)行水解生成水解產(chǎn)物； 氨解:將所述水解產(chǎn)物置于氨解釜中，通過氨水調(diào)節(jié)1)?為7?8 ；控制所述氨解釜內(nèi)溫度在271:?501，中和完畢后陳化2小時(shí)?3小時(shí)，陳化溫度為301:?40X:； 制備氟化銨產(chǎn)品:過濾所述氨解釜中的氨解產(chǎn)物得到含有氟化銨的濾液；對(duì)所述含有氟化銨的濾液進(jìn)行濃縮結(jié)晶、過濾、干燥處理，得到氟化銨晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化銨的制備方法，其特征在于:所述鈉長石分解的步驟包括先在1001:?2001:下對(duì)所述鈉長石和螢石預(yù)加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應(yīng)2小時(shí)?5小時(shí)得到固體殘?jiān)退龊蟹璧臍怏w生成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化銨的制備方法，其特征在于:所述氣體吸收水解的步驟包括:所述氣體反應(yīng)物經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中吸收液吸收、水解后形成所述水解產(chǎn)物，該水解產(chǎn)物進(jìn)入一級(jí)濃相收集槽中，該一級(jí)濃相收集槽收集的濃相物輸送到氨解釜中進(jìn)行氨解，其中，所述一級(jí)吸收塔中的吸收液為10%?30%的乙醇水溶液；所述一級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到一級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到一級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級(jí)吸收塔出來的尾氣進(jìn)入所述二級(jí)吸收塔經(jīng)所述二級(jí)吸收塔中吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級(jí)吸收塔水解后的液體進(jìn)入二級(jí)濃相吸收槽，所述二級(jí)濃相吸收槽收集的濃相物輸送到氨解釜中進(jìn)行氨解，其中，所述二級(jí)吸收塔中的吸收液為10%?30%的乙醇水溶液；所述二級(jí)濃相收集槽收集的液體溢流到二級(jí)吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級(jí)吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測(cè)所述一級(jí)吸收循環(huán)槽、所述二級(jí)吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達(dá)到10001/1時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液也輸送到所述氨解釜中進(jìn)行氨解。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟化銨的制備方法，其特征在于:所述制備氟化銨產(chǎn)品的步驟包括:將所述氨解產(chǎn)物輸送到壓濾機(jī)中過濾得到所述含有氟化銨的濾液及白炭黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的氟化銨的制備方法，其特征在于:所述制備氟化銨產(chǎn)品的步驟包括:將所述含氟化銨的濾液通過泵輸送到氟化銨濃縮結(jié)晶釜中，使之在所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜濃縮，濃縮結(jié)晶釜內(nèi)溫度控制在601:?801，真空度控制在.0.0511^^0.071？3 ；當(dāng)所述氟化銨濃縮結(jié)晶釜中的氟化銨濃度達(dá)到12001/1時(shí)，停止加熱，打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻結(jié)晶，冷卻溫度控制在201:?301:；將結(jié)晶后的晶漿經(jīng)離心機(jī)離心分離，干燥，得到氟化銨晶體。
【文檔編號(hào)】C01C1/16GK104445273SQ201410700609
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】胡安慧, 付建國, 李英春 申請(qǐng)人:嵩縣中科孵化器有限公司