氟化鈉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟化鈉的制備方法，本方法以鈉長石分解生產(chǎn)的含有氟化硅的氣體生成物和氫氧化鈉為原料反應(yīng)生產(chǎn)氟化鈉。首先將所述含有氟化硅的氣體生成物通到吸收塔中水解生成氟硅酸溶液；其次將所述氟硅酸溶液置于反應(yīng)釜中，與加入的所述氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)氟化鈉；最后繼續(xù)加入所述氫氧化鈉至所述反應(yīng)釜中溶液pH值≥10。氟化鈉析晶，過濾，干燥得到氟化鈉成品。本方法工藝簡單、能耗低、環(huán)境污染小，有較好的應(yīng)用前景。
【專利說明】氟化鈉的制備方法

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

【背景技術(shù)】
[0002]氟化鈉是一種重要的氟化鹽，是制造其他氟化物的原料。氟化鈉具有廣泛的用途:主要用于機械刀片和刨刀的鑲鋼以增強焊接強度；其次用作木材防腐劑、釀造業(yè)殺菌劑，農(nóng)業(yè)殺蟲劑、醫(yī)用防腐劑、焊接助熔劑、飲水的氟處理劑；還用于其他氟化物和酪蛋白膠、氟化鈉牙膏的生產(chǎn)，以及黏結(jié)劑、造紙和冶金行業(yè)；在元素氟生產(chǎn)中，用于除去微量氟化氫。此夕卜，還用于搪瓷和制藥等工業(yè)。
[0003]傳統(tǒng)氟化鈉生產(chǎn)方法是:99%的氟硅酸鈉和過量5?8%的純堿在pH值為8?9，溫度為84°C?95°C，壓力為0.15MPa的條件下反應(yīng)160?180分鐘制得氟化鈉。該工藝需要高溫高壓，損耗大，危險性大。同時以純度較高的氟硅酸鈉為原料，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由鑒于此，本發(fā)明確有必要提供一種氟化鈉的制備方法以解決上述技術(shù)問題。
[0005]一種氟化鈉的制備方法，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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘澄和含有氟化娃的氣體生成物；
氟化硅水解:對所述氣體生成物中的氟化硅進行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解產(chǎn)物；
制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料:將所述水解產(chǎn)物置于反應(yīng)釜中，向所述反應(yīng)釜中加入溫度為85 °C?100 °C、質(zhì)量百分濃度為25%?55 %的氫氧化鈉溶液，并攪拌所述反應(yīng)釜內(nèi)的溶液使所述溶液的pH值在10分鐘?20分鐘內(nèi)降為8?9，得到含有氟化鈉和二氧化硅的漿料；
分離氟化鈉:繼續(xù)向所述反應(yīng)釜內(nèi)加入所述氫氧化鈉溶液使所述反應(yīng)釜內(nèi)的PH值^ 10，并在95°C?100°C恒溫25分鐘?35分鐘析出氟化鈉晶體，過濾并干燥析出的所述氟化鈉晶體得到氟化鈉成品。
[0006]基于上述氟化鈉的制備方法，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；再將所述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?5小時得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物。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)時間優(yōu)選為2.5小時?4小時。
[0007]基于上述氟化鈉的制備方法，所述氟化硅水解的步驟包括:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將所述過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中，氟化硅水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解產(chǎn)物。
[0008]具體地，所述氣體生成物經(jīng)所述一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到氟化鈉反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，其中，所述一級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述一級吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級吸收塔出來的尾氣進入進入所述二級吸收塔經(jīng)所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級吸收塔水解后的液體進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述氟化鈉反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，其中，所述二級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測所述一級吸收循環(huán)槽、所述二級吸收循環(huán)槽中的所述氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到lOmol/L時，水解液達到飽和，將所述水解液輸送到所述氟化鈉反應(yīng)釜中進行反應(yīng)。
[0009]基于上述氟化鈉的制備方法，所述制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料過程中，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為30%?45%。
[0010]基于上述氟化鈉的制備方法，所述制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料過程中，攪拌所述反應(yīng)釜內(nèi)的溶液使所述溶液的pH值降為8?9的時間為15分鐘。
[0011]基于上述氟化鈉的制備方法，所述分離氟化鈉的過程進一步包括:回收過濾所述析出的所述氟化鈉晶體后的濾液用于制備水玻璃。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要利用鈉長石的分解排放的氟化硅氣體制備氟硅酸，并利用氟硅酸與氫氧化鈉在常壓下反應(yīng)來制備氟化鈉晶體；本發(fā)明還可以回收過濾所述析出的所述氟化鈉晶體后的濾液用作水玻璃，所以，本發(fā)明提供的氟化鈉的制備方法實現(xiàn)了鈉長石的綜合利用，降低了氟元素的排放量，有較好的應(yīng)用前景，而且還回收副產(chǎn)品用作水玻璃，符合可持續(xù)發(fā)展原則；另外，本發(fā)明提供的分解鈉長石的工藝的反應(yīng)溫度在100°c?200°C，反應(yīng)條件溫和，對設(shè)備的要求比較低，可減少原料的消耗量，降低生產(chǎn)成本，綜合利用程度高、工藝先進，經(jīng)濟可行。

【具體實施方式】
[0013]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0014]實施例1
一種氟化鈉的制備方法，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小時左右，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和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制備氟硅酸溶液: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吸收塔中經(jīng)所述一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，其中，氟化硅水解原理為:3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S12I ;所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述一級吸收塔中繼續(xù)吸收；由所述一級吸收塔出來的尾氣進入二級吸收塔經(jīng)所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續(xù)水解，所述二級吸收塔水解后的液體進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述氟化鈉反應(yīng)釜中進行反應(yīng)；所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環(huán)槽，經(jīng)泵打回到所述二級吸收塔中繼續(xù)吸收；檢測所述一級吸收循環(huán)槽、所述二級吸收循環(huán)槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到lOmol/L時，水解液達到飽和，將所述水解液輸送到所述氟化鈉反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，其中，所述一、二級吸收塔中的吸收液的濃度為20%左右的乙醇水溶液；
制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料:將包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于所述反應(yīng)釜中，向所述反應(yīng)釜中加入溫度為85°C的、質(zhì)量百分濃度為25%的氫氧化鈉溶液，攪拌所述反應(yīng)釜內(nèi)的溶液使所述溶液的pH值在20分鐘內(nèi)降為8.2，得到含有氟化鈉和二氧化硅的漿料，反應(yīng)原理為:
H2SiF6 + 2Na0H = Na2SiF6 I + 2H20，
Na2SiF6 + 4NaOH = 6NaF + S12 I + 2H 20 ；
分離氟化鈉:繼續(xù)向所述反應(yīng)釜內(nèi)加入所述氫氧化鈉溶液使所述反應(yīng)釜內(nèi)的PH值升至10.1，然后在95°C恒溫35分鐘析出氟化鈉晶體，過濾并干燥析出的所述氟化鈉晶體得到氟化鈉成品；同時回收后過濾所述析出的所述氟化鈉晶體后的濾液用作水玻璃。
[0015]實施例2
一種氟化鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為150°C，預(yù)加熱的時間為20分鐘；反應(yīng)的溫度為150°C，反應(yīng)的時間為3.5小時；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2:4 ;
制備氟硅酸溶液:本實施例該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的實施方式相同；
制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:所述強氧化鈉溶液的溫度為90 °C、質(zhì)量百分濃度為40% ；所述反應(yīng)釜內(nèi)溶液的pH值在15分鐘內(nèi)降為
8.5 ；
分離氟化鈉:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的分離氟化鈉的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:反應(yīng)釜內(nèi)的PH值升至12，然后在100°C恒溫25分鐘。
[0016]實施例3
一種氟化鈉的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預(yù)加熱的溫度為200°C，預(yù)加熱的時間為15分鐘；反應(yīng)的溫度為200°C，反應(yīng)的時間為2小時，且鈉長石、螢石、98%的硫酸的質(zhì)量比為1:2.5:4.6 ;
制備氟硅酸溶液:本實施例該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的實施方式相同；
制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:所述強氧化鈉溶液的溫度為100°c、質(zhì)量百分濃度為55% ;所述反應(yīng)釜內(nèi)溶液的pH值在10分鐘內(nèi)降為9 ；
分離氟化鈉:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的分離氟化鈉的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:反應(yīng)釜內(nèi)的PH值升至13，然后在100°C恒溫30分鐘。
[0017]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；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)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種氟化鈉的制備方法，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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘澄和含有氟化娃的氣體生成物； 氟化硅水解:對所述氣體生成物中的氟化硅進行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解產(chǎn)物； 制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料:將所述水解產(chǎn)物置于反應(yīng)釜中，向所述反應(yīng)釜中加入溫度為85 °C?100 °C、質(zhì)量百分濃度為25%?55 %的氫氧化鈉溶液，并攪拌所述反應(yīng)釜內(nèi)的溶液使所述溶液的pH值在10分鐘?20分鐘內(nèi)降為8?9，得到含有氟化鈉和二氧化硅的漿料； 分離氟化鈉:繼續(xù)向所述反應(yīng)釜內(nèi)加入所述氫氧化鈉溶液使所述反應(yīng)釜內(nèi)的PH值^ 10，并在95°C?100°C恒溫25分鐘?35分鐘析出氟化鈉晶體，過濾并干燥析出的所述氟化鈉晶體得到氟化鈉成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鈉的制備方法，其特征在于:所述鈉長石分解的步驟包括先在100°C?200°C下對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；再將所述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?5小時得到所述含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和所述含有氟化硅的氣體生成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鈉的制備方法，其特征在于:所述氟化硅水解的步驟包括:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將所述過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中，氟化硅水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的氟化鈉的制備方法，其特征在于:所述制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料過程中，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為30%?45%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氟化鈉的制備方法，其特征在于:所述制備含有氟化鈉和二氧化硅的漿料過程中，攪拌所述反應(yīng)釜內(nèi)的溶液使所述溶液的PH值降為8?9的時間為15分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鈉的制備方法，其特征在于:所述分離氟化鈉的過程包括:回收過濾所述析出的所述氟化鈉晶體后的濾液用于制備水玻璃。
【文檔編號】C01D3/02GK104495875SQ201410700703
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】付建國, 胡安慧, 梁國棟 申請人:嵩縣中科孵化器有限公司