[发明专利]一种氟硅酸制备氟化钾并联产白炭黑的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟硅酸制备氟化钾并联产白炭黑的工艺。

背景技术

氟硅酸是磷肥和无水氢氟酸生产过程中产生的副产品，目前酸级萤石粉中二氧化硅含量为1.0-1.6%，每生产一吨无水氟化氢即会副产0.2t氟硅酸（33.5%）。与磷肥副产品氟硅酸相比，其杂质含量较低，氟硅酸浓度更高，具有较高的回收利用价值。然而，以氟硅酸为原料生产的产品，普遍存在产品中硅含量过高导致产品质量不高的问题，从而严重影响氟硅酸的回收利用，这样，不仅会造成氟资源的严重浪费，也会对环境造成污染。

长期以来，氟硅酸一直被用于配制酸洗剂、制备氟硅酸钠、氟硅酸钾等，但是这些产品附加值低、用途窄，经济效益差，并常常出现滞销状况，严重影响生产厂家回收氟硅酸的积极性，造成氟资源的浪费，并污染环境。近期，众多企业与学者纷纷开展氟硅酸制备氟化氢、氟化铝、冰晶石、氟化钙等附加值相对较高的产品的研究，但由于工艺的不足，生成的产品往往硅含量较高，产品质量较差，从而影响氟硅酸的回收利用。

氟化钾是有机氟化物制备中最重要的氟化剂。随着当前有机氟化物产量的快速增长，对氟化钾产品的市场需求也日益增长，尤其是对高活性氟化钾的需求量每年都以20%的增长速度快速增加。传统氟化钾生产工艺使用氢氟酸和氢氧化钾为原料，由于氢氟酸属于资源型和高能耗型的化工产品，生产成本高，价格昂贵，且不利于环境保护，不符合国内外倡导的节能减排和资源综合利用的趋势。

近期，不少氟化钾生产企业开始尝试以氟硅酸为原料生产氟化钾，先利用氯化钾沉淀氟硅酸，生成氟硅酸钾沉淀，再加入氢氧化钾碱解氟硅酸钾沉淀生成氟化钾溶液与二氧化硅沉淀。其生产成本较低，但是，由于反应率较低，氟硅酸钾中的硅不能有效脱除，导致生成的氟化钾产品二氧化硅含量较高，产品质量较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种生产成本低，且产品质量好的氟硅酸制备氟化钾并联产白炭黑的工艺。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种氟硅酸制备氟化钾并联产白炭黑的工艺，包括以下步骤：

（1）氨解：向质量浓度为20%-45%的氟硅酸中先后加入氨气和氨水，总氨量为：氟硅酸与氨的摩尔比为1.0:（6.1-6.2）；其中氨气与氨水中氨的摩尔比控制为（0.67-1.86）:1.00，搅拌反应25-35分钟后，过滤洗涤，得二氧化硅沉淀和氟化铵溶液；所述氨水的质量浓度为15%-25%；

（2）碱解：向步骤（1）所得氟化铵溶液加入氢氧化钾，氢氧化钾与氟化氨的摩尔比为（1.05-1.10）:1.00，氟化铵与氢氧化钾反应生成氟化钾，蒸发浓缩至氟化钾质量浓度≥35%，将此氟化钾溶液进行喷雾干燥后，即得氟化钾产品；蒸发产生的氨气经冷凝吸收后，所得氨水用作步骤（1）氨解所需氨水进行循环反应，未被吸收的氨气直接通入氟硅酸中进行循环反应；

（3）将步骤（1）所得二氧化硅沉淀进行干燥，即得白炭黑产品。

进一步，步骤（1）中，所述氟硅酸的质量浓度为30%-35%。

进一步，步骤（1）中，氨气与氨水中氨的摩尔比控制为（0.82-1.00）:1.00。

进一步，步骤（1）中，通入氨气所用时间控制在25-35分钟。

进一步，步骤（1）中，搅拌反应时间为28-32分钟。

本发明以氟硅酸为原料，采用二次碱解制备氟化钾，即氨解以及氢氧化钾碱解，不仅能有效利用氟硅酸，实现氟资源的回收利用，而且生成的氟化钾产品活性高，比表面积≥1.3m²/g，二氧化硅含量≤0.1%，产品质量超过HG/T 2829-2008的规定要求。而所得副产物白炭黑产品质量达到HG/T3061-2009的要求。利用本发明的方法生产氟化钾，由于采用价格很低的付产品氟硅酸代替了价格昂贵的氢氟酸，生产成本大大降低，具有很高的经济效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

（1）氨解：向1L反应器中加入275mL质量浓度为30%的氟硅酸，在半小时内逐步通入2.46mol的氨气，然后再加入354mL质量浓度为25%（以NH₃计）的浓氨水，搅拌反应30分钟，真空过滤，用500mL水进行洗涤，得二氧化硅沉淀与氟化铵溶液；