采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]某些工藝過程基于蝕刻表面的需要會使用氫氟酸，而這些氫氟酸又添加了大量的硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸、或乙酸，以降低藥劑成本。使用氫氟酸與鈣鹽(如氯化鈣、氧化鈣、碳酸鈣、或氫氧化鈣)制造氟化鈣為化工現(xiàn)有的技術(shù)，其制造方法可參考中外文獻(xiàn)。但氫氟酸中含有硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸、或乙酸時(shí)，使用上述化工現(xiàn)有的技術(shù)制造氟化鈣，由于溶解度的接近，硫酸鈣會與氟化鈣共同沉淀下來，所以氟化鈣中含有大量的硫酸鈣。由于硫酸鈣是混雜物，使得沉淀下來的產(chǎn)物毫無用途，最后淪為含氟污泥。氟化鈣用于煉鋼時(shí)可增加鋼液的流動(dòng)性并去除鋼液中的硫和磷等雜質(zhì)，如氟化鈣中含硫量超過某一限度，則會嚴(yán)重影響其效能，所以用于煉鋼廠的氟化鈣，其含硫量及含磷量皆有著嚴(yán)格的規(guī)范。為了使混有硫酸鈣的氟化鈣能變成有用的產(chǎn)品，不論是當(dāng)成化工原料或是煉鋼助熔劑，在制造過程中如只使用化工現(xiàn)有的氟化鈣制造方法并無法達(dá)到此一目標(biāo)，此時(shí)需要的是在制造過程中將硫酸鈣此一共沉物去除，方能作為有用的產(chǎn)品。所以，如何建立一套裝置系統(tǒng)，使含有硫酸等混酸的氫氟酸能制造出有用的產(chǎn)品而不致淪為含氟污泥等廢棄物，實(shí)有得努力與改進(jìn)。有鑒于此，發(fā)明人多年從事化工制程設(shè)計(jì)，術(shù)有專精且深具實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，有感于當(dāng)氫氟酸含有硫酸等混酸時(shí)能制造出純氟化鈣的重要性，潛心研究，始完成本發(fā)明的“采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的其一目的，在于提供一種采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的裝置方法。以便能在氫氟酸兼含硫酸及其它酸(如硝酸、鹽酸、甲酸、或乙酸)等混酸的情況下，制造氟化鈣的同時(shí)能去除共同沉淀物硫酸鈣，以解決使用化工現(xiàn)有的技術(shù)制造氟化鈣時(shí)，其所生成氟化鈣及硫酸鈣等混合物的問題。
[0004]本發(fā)明的其二目的，在于提供一種采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的裝置方法。以便能使含硫酸并同其它酸(如硝酸、鹽酸、甲酸、或乙酸)等混酸中的氫氟酸所制造出的產(chǎn)品可使用于化工業(yè)或煉鋼業(yè)。而不致如化工現(xiàn)有的方法所產(chǎn)出的氟化鈣和硫酸鈣共同沉淀物，成為含氟污泥的廢棄物。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明先使用化工所現(xiàn)有的氟化鈣制造方法，也就是于含硫酸等混酸的氫氟酸中加入鈣鹽并調(diào)整PH值，當(dāng)成純氫氟酸制造氟化鈣的方式處理，在此階段，由于溶解度的差異，具有沉淀反應(yīng)的氟化鈣及硫酸鈣會共同沉淀下來，而硝酸根、氯離子、甲酸根、乙酸根與鈣離子之間則因溶解度相對甚大，不會產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，仍然留在液相中且不致對氟化鈣和硫酸鈣的沉淀反應(yīng)造成任何影響。在氟化鈣和硫酸鈣的沉淀反應(yīng)完成后，繼之使用硫酸根移除劑進(jìn)行硫酸鈣中硫酸根的移除反應(yīng)，使硫酸根脫離硫酸鈣，并由固相轉(zhuǎn)移至液相。反應(yīng)液經(jīng)過濾后，濾餅已不再含有硫酸鈣沉淀物。濾餅經(jīng)粉碎后再水洗，可將濾餅中自由水含有的硫酸根加以洗凈，再過濾后可得較純的氟化鈣。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0007]【符號說明】
Rl反應(yīng)槽Fl第一過濾機(jī) Ml粉碎機(jī)
Cl水洗槽F2第二過濾機(jī)
10含硫酸等混酸的氫氟酸進(jìn)料管線20鈣鹽進(jìn)料管線
30氫氧化鈉進(jìn)料管線40鹽酸進(jìn)料管線
50硫酸根移除劑進(jìn)料管線60反應(yīng)液出料管線
70反應(yīng)后濾餅出料管線80粉碎后濾餅出料管線
90清水進(jìn)料管線100清洗液出料管線
110清洗后濾餅出料管線。
【具體實(shí)施方式】
[0008]含硫酸等混酸的氫氟酸通過含硫酸等混酸的氫氟酸進(jìn)料管線10進(jìn)料至反應(yīng)槽Rl后，鈣鹽經(jīng)由鈣鹽進(jìn)料管線20進(jìn)料至反應(yīng)槽Rl進(jìn)行沉淀反應(yīng)，此時(shí)會產(chǎn)生氟化鈣及硫酸鈣的共同沉淀物。上述沉淀反應(yīng)的PH值如不在操作的范圍時(shí)，則利用氫氧化鈉通過氫氧化鈉進(jìn)料管線30及鹽酸通過鹽酸進(jìn)料管線40進(jìn)料至反應(yīng)槽Rl加以調(diào)整。因此階段為氫氟酸和鈣鹽制造氟化鈣的化工現(xiàn)有的方法，其制造方法大量出現(xiàn)在中外文獻(xiàn)，在此不再詳述，唯此階段的沉淀物除了氟化鈣之外，尚多了硫酸鈣。
[0009]完成上述沉淀反應(yīng)后，硫酸根移除劑通過硫酸根移除劑進(jìn)料管線50進(jìn)料至反應(yīng)槽Rl進(jìn)行硫酸鈣中硫酸根的移除反應(yīng)，反應(yīng)后固相已不再含有硫酸鈣(考慮到客觀情況可能僅含極其微量的硫酸鈣)。其中硫酸根移除反應(yīng)結(jié)束后，硫酸根移除劑內(nèi)含的碳酸根與硫酸鈣內(nèi)含的硫酸根的重量比是介于0.625:1至1.88:1之間，而硫酸根移除劑是指碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸、二氧化碳、碳酸銨及碳酸氫銨中的一種物質(zhì)或它們的混合物。
[0010]反應(yīng)液以及不再含有硫酸鈣的固相通過反應(yīng)液出料管線60進(jìn)入第一過濾機(jī)F1，將液體濾除，濾餅則通過反應(yīng)后濾餅出料管線70進(jìn)入粉碎機(jī)Ml進(jìn)行粉碎，粉碎后的濾餅通過粉碎后濾餅出料管線80，同時(shí)清水也通過清水進(jìn)料管線90進(jìn)入水洗槽Cl進(jìn)行濾餅清洗，將硫酸根及其他離子洗凈，其中清水與濾餅的重量比介于0.5:1至30:1之間。清洗完后的固體再通過清洗液出料管線100進(jìn)入第二過濾機(jī)F2進(jìn)行過濾，濾餅經(jīng)由清洗后濾餅出料管線110出料，即得干凈且不含硫酸鈣的氟化鈣產(chǎn)品。
[0011]本發(fā)明的實(shí)際操作結(jié)果如下:含硫酸等混酸的氫氟酸，于第一階段反應(yīng)使用化工現(xiàn)有制造氟化鈣的方法完成后，取其中固體過濾并烘干，測得硫酸根含量為9.24% (相當(dāng)于含硫3.08%)。經(jīng)第二階段反應(yīng)加入硫酸根移除劑移除硫酸鈣的硫酸根后，再取其中固體過濾并烘干，測得硫酸根含量為0.15% (相當(dāng)于含硫0.05%)，符合鋼鐵廠煉鋼所需的氟化鈣的含硫量標(biāo)準(zhǔn)(含硫量小于0.3%)0最后取第二過濾機(jī)過濾后的濾餅烘干后，測得硫酸根含量為0.69% (相當(dāng)于含硫0.023%),已符合不銹鋼廠煉鋼所需的氟化鈣的含硫量標(biāo)準(zhǔn)(含硫量小于0.035%)。
[0012]綜合以上所述，本發(fā)明的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣，確實(shí)具有有效及經(jīng)濟(jì)等多項(xiàng)要求，而與專利要件相符合。以上所揭示的說明乃較佳實(shí)施例，舉凡局部的變更或修飾而源于本發(fā)明的技術(shù)思想，而為熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士所易于推知的實(shí)施方式，都不脫本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，主要包括下列步驟: 第一階段的沉淀反應(yīng)步驟:在一反應(yīng)槽中將含硫酸等混酸的氫氟酸與鈣鹽進(jìn)行混合，該反應(yīng)后得到氟化鈣及硫酸鈣的共同沉淀物； 第二階段的硫酸根移除反應(yīng)步驟:在該反應(yīng)槽中再加入硫酸根移除劑將硫酸鈣中的硫酸根的進(jìn)行移除，使硫酸鈣中的硫酸根由固相進(jìn)入到液相； 過濾及清洗步驟:該硫酸根移除反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液及固相的混合物經(jīng)一第一過濾機(jī)將液體濾除，濾餅則進(jìn)入一粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎后的該濾餅再同清水于一水洗槽進(jìn)行該濾餅的洗凈作業(yè)，之后于一第二過濾機(jī)將水濾除，濾餅則出料成為產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:所述含硫酸等混酸是指硫酸中含有鹽酸、硝酸、甲酸或乙酸的混合酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:所述含硫酸等混酸的氫氟酸是指氫氟酸中具有含硫酸等混酸的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:所述含硫酸等混酸的氫氟酸是工業(yè)用剩含硫酸等混酸的氫氟酸的新鮮酸或工業(yè)使用過后含硫酸等混酸的氫氟酸的廢酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:硫酸根移除劑指碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸、二氧化碳、碳酸銨及碳酸氫銨中的一種物質(zhì)或前述各項(xiàng)任意混合的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:第二階段的硫酸根移除反應(yīng)步驟結(jié)束后，其硫酸根移除劑內(nèi)含的碳酸根與硫酸鈣內(nèi)含的硫酸根的重量比介于0.625:1至1.88:1之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其特征在于:過濾及清洗步驟中,粉碎后的濾餅并同清水于水洗槽進(jìn)行濾餅洗凈作業(yè),其水洗槽內(nèi)的清水與濾餅的重量比介于0.5:1至30:1之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法，其包含一個(gè)反應(yīng)設(shè)備，所述反應(yīng)設(shè)備依序主要包括:一反應(yīng)槽，用于第一階段的沉淀反應(yīng)及第二階段的共沉物硫酸鈣中硫酸根的移除反應(yīng)； 一第一過濾機(jī)，用于過濾反應(yīng)液； 一粉碎機(jī)，用于粉碎過濾后的濾餅； 一水洗槽，用于以清水洗凈粉碎后的濾餅； 一第二過濾機(jī)，用于過濾清洗液并獲得最終產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種采用含硫酸等混酸的氫氟酸制造氟化鈣的方法。可以解決含硫酸等混酸的氫氟酸以化工現(xiàn)有的方法制造氟化鈣時(shí)，所產(chǎn)出的氟化鈣和硫酸鈣共同沉淀物并成為含氟污泥廢棄物的問題。本發(fā)明先以化工現(xiàn)有的氟化鈣制造方法，得到氟化鈣及硫酸鈣的共沉物后，繼之加入硫酸根移除劑，將固相的硫酸根移轉(zhuǎn)至液相，之后進(jìn)行過濾、水洗、再過濾等操作，達(dá)到氟化鈣含硫量符合煉鋼廠所需的含硫標(biāo)準(zhǔn)。含硫酸等混酸的氫氟酸經(jīng)本發(fā)明操作后所制得的氟化鈣已將硫酸鈣去除，也因此使得利用化工現(xiàn)有的氟化鈣制造方法所產(chǎn)生氟化鈣及硫酸鈣的含氟污泥可以變成有用的資源，達(dá)到保護(hù)環(huán)境及資源利用的雙重目的。
【IPC分類】C01F11-22
【公開號】CN104760984
【申請?zhí)枴緾N201410009187
【發(fā)明人】賈玉銘, 賈民生
【申請人】賈玉銘, 賈民生
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月8日