氟化鎂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟化鎂的制備方法，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氧化鎂為原料反應(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產(chǎn)氟硅酸溶液；其次將所述氟硅酸溶液置于反應(yīng)釜中，與加入的所述氧化鎂發(fā)生反應(yīng)，生成劉氟硅酸鎂；最后將所述六氟硅酸鎂高溫分解生產(chǎn)氟化鎂、四氟化硅，所述四氟化硅水解形成氟硅酸溶液，可繼續(xù)用于氟化鎂的制備。本方法工藝簡單、能耗低、環(huán)境污染小，綜合利用度高，有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。
【專利說明】氟化鎂的制備方法

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

【背景技術(shù)】
[0002]氟化鎂為無色四方晶系體或粉末，能溶于硝酸，微溶于稀酸，難溶于水及醇；主要用于制造陶瓷、玻璃，冶煉鎂、鋁金屬的助熔劑；以及用于光學(xué)儀器中鏡頭及濾光器的涂層；還可做為光學(xué)透鏡的反折射劑及焊接劑。
[0003]傳統(tǒng)氟化鎂生產(chǎn)方法是采用不同的鎂鹽與氫氟酸反應(yīng)，主要有碳酸鎂法、氧化鎂法、硫酸鎂法等，這些生產(chǎn)方法以氫氟酸誒原料。生產(chǎn)成本比較高。而且，現(xiàn)有的氟化鎂的生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)過程中有大量廢液排放，對周圍環(huán)境影響比較嚴(yán)重。


【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鎂的制備方法以解決上述技術(shù)問題。
[0005]一種氟化鎂的制備方法，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?jiān)c含有氟化硅的氣體生成物；
制備氟硅酸溶液: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)行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液；
制備氟硅酸鎂晶體:將所述包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于反應(yīng)釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為10%?40% ;向所述反應(yīng)釜中加入氧化鎂，使氧化鎂與所述氟硅酸溶液反應(yīng)10分鐘?60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結(jié)晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體；
制備氟化鎂:將所述六水氟硅酸鎂晶體在100°C?500°C的溫度下分解I?5小時(shí)，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水蒸氣。
[0006]基于上述氟化鎂的制備方法，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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?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]基于上述氟化鎂的制備方法，所述制備氟硅酸溶液的步驟包括:
所述氣體生成物經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、水解后進(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氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，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)吸收塔中，被所述二級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、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所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，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10mol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液輸送到所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。
[0008]基于上述氟化鎂的制備方法，在制備所述硫酸鈉溶液的步驟中，所述氧化鎂為固體或質(zhì)量百分濃度為10%?40%的漿料。
[0009]基于上述氟化鎂的制備方法，制備所述氟化鎂的步驟進(jìn)一步包括:用水吸收并水解所述四氟化硅及水蒸氣，過濾所述水解后的四氟化硅得到氟硅酸溶液和二氧化硅固體，回收該氟硅酸溶液制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
[0010]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廢氣制備氟硅酸，利用氟硅酸與氧化鎂在常壓下反應(yīng)來制備六水氟硅酸鎂晶體，并加熱分解所述六水氟硅酸鎂晶體得到氟化鎂，所以，本發(fā)明提供的氟化鎂的制備方法變廢為寶，大大緩解了鈉長石分解三廢排放對周圍環(huán)境造成的污染；本發(fā)明還可以回收氟硅酸溶液用于制備氟硅酸鎂晶體，循環(huán)使用，而且還可制備出副產(chǎn)品白炭黑，在一定程度上節(jié)約了成本；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，用于制備冰晶石，可減少原料的消耗量；因此，本發(fā)明工藝簡單，成本比較低，綜合利用程度高，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過【具體實(shí)施方式】，對本發(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
一種氟化鎂的制備方法，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，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁的固體殘?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(jí)吸收塔中經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中吸收液吸收、進(jìn)行水解，水解后進(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氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)；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所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，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10mol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液也輸送到所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，其中，所述一、二級(jí)吸收塔中的吸收液為濃度為20%左右的乙醇水溶液；
制備氟硅酸鎂晶體:將所述氟硅酸溶液置于反應(yīng)釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為10% ;向所述反應(yīng)釜中加入氧化鎂固體，反應(yīng)60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結(jié)晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體；
制備氟化鎂:將上述六水氟硅酸鎂在200°C的溫度下分解4小時(shí)，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水汽；用水吸收并水解上述四氟化硅及水汽，過濾所述水解后的四氟化硅得到15%的氟硅酸溶液和二氧化硅固體；所述15%的氟硅酸溶液返回去制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
[0013]實(shí)施例2
一種氟化鎂的制備方法，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】同實(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 ;
制備氟硅酸溶液:本實(shí)施例該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟硅酸溶液的實(shí)施方式相同；
制備氟硅酸鎂晶體:該步驟的實(shí)施方式與實(shí)施例1中合成氟硅酸鎂晶體的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:質(zhì)量百分濃度為25%的氟硅酸溶液與質(zhì)量百分濃度為30%的氧化鎂漿料反應(yīng)35分鐘；
制備氟化鎂:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的分離氟化鎂的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:六水氟硅酸鎂的分解溫度為300°C，分解時(shí)間為3小時(shí)，回收的氟硅酸溶液的濃度為25%。
[0014]實(shí)施例3
一種氟化鎂的制備方法，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】同實(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 ；
制備氟硅酸溶液:本實(shí)施例該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的制備氟硅酸溶液的實(shí)施方式相同；
制備氟硅酸鎂晶體:該步驟的實(shí)施方式與實(shí)施例1中合成氟硅酸鎂晶體的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:質(zhì)量百分濃度為40%的氟硅酸溶液與質(zhì)量百分濃度為20%的氧化鎂漿料反應(yīng)20分鐘；
制備氟化鎂:本實(shí)施例的該步驟的【具體實(shí)施方式】與實(shí)施例1中的分離氟化鎂的步驟的實(shí)施方式基本相同，不同之處在于:六水氟硅酸鎂的分解溫度為400°C，分解時(shí)間為2小時(shí)，回收的氟硅酸溶液的濃度為35%。
[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)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(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:依然可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對部分技術(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】
1.一種氟化鎂的制備方法，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?jiān)c含有氟化硅的氣體生成物； 制備氟硅酸溶液: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)行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液； 制備氟硅酸鎂晶體:將所述包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于反應(yīng)釜中，且使所述氟硅酸溶液的質(zhì)量百分濃度為10%?40% ;向所述反應(yīng)釜中加入氧化鎂，使氧化鎂與所述氟硅酸溶液反應(yīng)10分鐘?60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結(jié)晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體； 制備氟化鎂:將所述六水氟硅酸鎂晶體在100°C?500°C的溫度下分解I?5小時(shí)，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水蒸氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂的制備方法，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)得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘?jiān)秃蟹璧臍怏w生成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:所述制備氟硅酸溶液的步驟包括: 所述氣體生成物經(jīng)所述一級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、水解后進(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氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，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)吸收塔中，被所述二級(jí)吸收塔中的吸收液吸收、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所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，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10mol/L時(shí)，吸收液達(dá)到飽和，將所述吸收液輸送到所述氟化鎂反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:在所述制備硫酸鈉溶液的步驟中，所述氧化鎂為固體或質(zhì)量百分濃度為10%?40%的漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:所述制備氟化鎂的步驟包括:用水吸收并水解所述四氟化硅及水蒸氣，過濾水解后的四氟化硅得到氟硅酸溶液和二氧化硅固體，回收該氟硅酸溶液制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
【文檔編號(hào)】C01F5/28GK104445305SQ201410701005
【公開日】2015年3月25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】梁國棟, 李英春, 付建國 申請人:嵩縣中科孵化器有限公司