本發(fā)明屬于化工領域，具體來說涉及一種硅酸鈉的制備方法。
背景技術：
硅酸鈉俗稱泡花堿，是一種重要的化工原料，用途非常廣泛，幾乎遍及國民經(jīng)濟的各個部門。硅酸鈉可以用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅等各種硅酸鹽類產(chǎn)品，是硅化合物的基本原料。在輕工業(yè)中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，也是水質軟化劑、助沉劑；在紡織工業(yè)中用于助染、漂白和漿紗；在機械行業(yè)中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在建筑行業(yè)中用于制造快干水泥、耐酸水泥、耐火材料等；在農業(yè)方面可制造硅素肥料；另外也可用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、肥皂的填料、瓦楞紙的膠粘劑、紡織品的漂、染和漿料、礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等。
磷礦石的主要成分是氟磷灰石，在生產(chǎn)濕法磷酸和普鈣過程中，氟以氣體（SiF4和HF）形式逸出，用水吸收后，就能得到氟硅酸，氟硅酸可以用來生產(chǎn)氟硅酸鈉、氟化鈉、氟化鋁、氟化氫銨、冰晶石等產(chǎn)品。但以上工藝技術存在氟資源回收利用率低，產(chǎn)品附加值低、不能作為上游產(chǎn)品廣泛應用、適用性不強等問題。基于以上原因，工程技術人員開始研發(fā)利用氟硅酸生產(chǎn)氟化工源頭原料-無水氟化氫的技術。
國外磷肥副產(chǎn)氟硅酸制備氟化氫技術研究始于20世紀30年代，在60-80年代，美國、前蘇聯(lián)以及西歐呈現(xiàn)了大量磷肥副產(chǎn)氟硅酸制備氟化氫技術研究成果和專利。國內磷肥副產(chǎn)氟硅酸制備氟化氫技術研究的起因，與國外近乎相同，也是隨著國內濕法磷酸大型單系列生產(chǎn)裝置的出現(xiàn)，回收了大量的氟硅酸，客觀促進了氟硅酸制備氟化氫技術的研究。目前，國內已經(jīng)成功研發(fā)了氟硅酸生產(chǎn)無水氟化氫成套技術與裝備。氟硅酸法生產(chǎn)無水氟化氫會副產(chǎn)大量的含氟硅渣，硅渣中含有8%左右的氟，50%左右的水分，因無法繼續(xù)開發(fā)利用，只得堆放，不能高效回收利用硅資源，造成環(huán)境的污染和公害。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服含氟硅渣無法回收利用的缺點，提供一種高效利用氟硅酸法生產(chǎn)無水氟化氫后副產(chǎn)的含氟硅渣制備硅酸鈉的方法。
本發(fā)明的技術方案：一種硅酸鈉的制備方法，該方法包括以下步驟：
（1）將無水氟化氫裝置副產(chǎn)的含氟硅渣用水進行清洗，清洗至pH值在4.5以上，對清洗后的硅渣進行烘干處理，使得硅渣中的水分含量在2%以下。
（2）將碳酸鈉和含氟硅渣以一定的物料比進行混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟帶有水吸收的負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水吸收含氟硅渣升溫過程中逸出的含氟氣體；高溫爐升溫至900℃，含氟硅渣中的氟逸出完畢；高溫爐加熱到1100℃-1250℃，確保碳酸鈉和硅渣的反應溫度在1050℃-1200℃之間；碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中反應30min-60min；反應結束，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉的模數(shù)在2-3之間。
上述步驟（1）中，應確保清洗后硅渣的pH在4.5以上，這樣可以減少碳酸鈉的消耗量；在步驟（1）中，確保硅渣中的水分含量在2%以下，避免高溫爐在含氟、含水氣氛條件下的腐蝕。
上述步驟（2）中，為制備出模數(shù)在2-3之間的硅酸鈉，硅渣中二氧化硅的摩爾含量和碳酸鈉的摩爾含量應控制在2-3之間。
上述步驟（2）中，為確保碳酸鈉和硅渣的充分反應，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中反應30min-60min；高溫爐的溫度應控制在1100℃-1250℃，從而確保碳酸鈉和硅渣的反應溫度在1050℃-1200℃之間。
磷礦選礦過程中，需要添加硅酸鈉作為抑制劑，選礦效果較好的硅酸鈉的模數(shù)在2-3之間，本發(fā)明的方法克服了含氟硅渣無法回收利用的缺點，制備能夠滿足磷礦選礦要求的、模數(shù)在2-3之間硅酸鈉，雖然在這個過程中會副產(chǎn)一定量的氟化鈉，研究結果表明，選礦過程中，氟化鈉對選礦效果沒有負面影響。
具體實施方式
實施例1
稱取289.6g含氟硅渣，每次用100g去離子水進行清洗、過濾，清洗、過濾4次后，含氟硅渣pH值洗至4.8，對硅渣進行烘干處理8.5小時，得到126.5g干燥硅渣，其中水分含量1.81%。將干燥處理得到的126.5g硅渣和106g碳酸鈉充分混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水對高溫爐中逸出的含氟氣體進行吸收；高溫爐溫度升至850℃后，關閉負壓系統(tǒng)；高溫爐加熱到1100℃-1150℃，停留30min，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中實際反應溫度為1070℃，反應30min；反應結束后，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)為2.05。
實施例2
稱取320.5g含氟硅渣，每次用100g去離子水進行清洗、過濾，清洗、過濾5次后，含氟硅渣pH值洗至5.2，對硅渣進行烘干處理9小時，得到141g干燥硅渣，其中水分含量1.78%。將干燥處理得到的141g硅渣和106g碳酸鈉充分混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水對高溫爐中逸出的含氟氣體進行吸收；高溫爐溫度升至870℃后，關閉負壓系統(tǒng)；高溫爐加熱到1150℃-1180℃，停留30min，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中實際反應溫度為1105℃，反應30min；反應結束后，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)為2.35。
實施例3
稱取362.8g含氟硅渣，每次用100g去離子水進行清洗、過濾，清洗、過濾6次后，含氟硅渣pH值洗至5.4，對硅渣進行烘干處理10小時，得到156g干燥硅渣，其中水分含量1.75%。將干燥處理得到的156g硅渣和106g碳酸鈉充分混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水對高溫爐中逸出的含氟氣體進行吸收；高溫爐溫度升至880℃后，關閉負壓系統(tǒng)；高溫爐加熱到1180℃-1200℃，停留30min，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中實際反應溫度為1136℃，反應30min；反應結束后，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)為2.61。
實施例4
稱取383.8g含氟硅渣，每次用100g去離子水進行清洗、過濾，清洗、過濾6次后，含氟硅渣pH值洗至5.3，對硅渣進行烘干處理8小時，得到165g干燥硅渣，其中水分含量1.89%。將干燥處理得到的165g硅渣和106g碳酸鈉充分混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水對高溫爐中逸出的含氟氣體進行吸收；高溫爐溫度升至885℃后，關閉負壓系統(tǒng)；高溫爐加熱到1200℃-1220℃，停留30min，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中實際反應溫度為1160℃，反應30min；反應結束后，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)為2.75。
實施例5
稱取408.9g含氟硅渣，每次用100g去離子水進行清洗、過濾，清洗、過濾7次后，含氟硅渣pH值洗至5.5，對硅渣進行烘干處理10小時，得到175.8g干燥硅渣，其中水分含量1.71%。將干燥處理得到的175.8g硅渣和106g碳酸鈉充分混合，混合均勻后放入高溫爐中，開啟負壓系統(tǒng)，使反應體系形成-0.01MPa的微負壓，用水對高溫爐中逸出的含氟氣體進行吸收；高溫爐溫度升至900℃后，關閉負壓系統(tǒng)；高溫爐加熱到1230℃-1250℃，停留30min，碳酸鈉和含氟硅渣在高溫爐中實際反應溫度為1190℃，反應30min；反應結束后，待反應物冷卻至室溫后，取出固體硅酸鈉，進行研磨，得到粉狀硅酸鈉產(chǎn)品，硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)為2.93。