[发明专利]一种用氟硅酸钾制备高纯氟化钾联产白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用氟硅酸钾制备高纯氟化钾联产白炭黑的方法，属于无机化工生产技术领域。

背景技术

氟化钾是一种重要的无机化合物，广泛应用于玻璃雕刻、食品防腐、电镀和氟化氢钾的制备等；在焊接领域主要用作各种合金或金属焊接的助熔剂，在有机化合物生成领域用作氟化剂，还可以用作吸收氟化氢和水分的吸收剂，在农药领域用于生产氟乙酸钠和氟乙酸胺杀虫剂，在医药领域用于制备氟哌酸等；氟化钾传统的生产方法是以氢氟酸为原料与氢氧化钾反应，但该方法成本较高。白炭黑，学名轻质二氧化硅，主要用作农药、消防的分散剂，橡胶、塑料的补强剂；白炭黑传统的生产方法为水玻璃酸解法，但该方法中有复杂的硅酸聚合体等杂质，影响白炭黑的质量。

中国专利文献CN101049946（申请号：200710065874.5）公开了一种高纯氟化钾的制备方法，该方法是用中和法或水解法制得氟化钾水溶液，控制反应终点pH及反应液浓度，再对反应液进行沉降，诱导结晶制得产品氟化钾,但该方法以氟化氢气体和氢氧化钾为原料不仅生产成本高，而且得到的氟化钾产品后处理工序复杂、产量低、原料利用率不高；中国专利文献CN101376509（申请号：200710055077.9）公开了一种以氟化铵和氢氧化钾为原料制备氟化钾的方法，但该方法同样生产成本高，不宜广泛应用。中国专利文献CN101134583A（申请号：200610106981.3）公开了一种以氟硅酸和氢氧化钾为原料制备氟化钾的方法，虽然该方法以氟硅酸作为原料之一在一定程度上降低了生产成本，但该方法用氢氧化钾跟氟硅酸反应制得氟硅酸钾，然后将氟硅酸在300-800℃下分解，不仅将氢氧化钾作为主要原料之一进行反应，成本较高，而且将反应产物氟硅酸钾在300-800℃的高温下进行分解制得氟化钾，能耗较大。

湿法磷酸脱氟净化过程中的副产物粗氟硅酸钾，其纯度较低，含有可溶性磷，直接排放对环境造成污染。目前湿法磷酸脱氟净化过程中的副产物粗氟硅酸钾利用途径少，对环境影响较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用氟硅酸钾制备高纯氟化钾联产白炭黑的方法。

术语说明

粗氟硅酸钾：是指湿法磷酸脱氟净化过程中的副产物，K₂SiF₆≥90wt%。

工业级氟硅酸钾：市售产品，K₂SiF₆≥98wt%。

本发明的技术方案如下：

一种用氟硅酸钾制备高纯氟化钾联产白炭黑的方法，该方法步骤如下：

（1）将质量浓度为10~50%的氟硅酸钾料浆与质量浓度为10~25%氨水按氟硅酸钾：氨为1:（5.0~10.0）的摩尔比混合，50~90℃反应0.5~2小时，得到包含氟化钾溶液、氟化铵溶液及二氧化硅固体的混合料浆；

（2）将步骤（1）中的混合料浆静置沉降1~4小时，过滤得到固体二氧化硅的滤饼和包含氟化钾、氟化铵溶液的混合滤液；滤饼通过洗涤直至洗出液呈中性，100～120℃干燥1~3小时，得白炭黑；

（3）向步骤（2）中的混合滤液中加入质量浓度为10~40%的氢氧化钾溶液，控制反应液的终点pH为7~12，得到氟化钾溶液，回收反应生成的氨气制备氨解液循环利用；

（4）将步骤（3）所得氟化钾溶液静置沉降，取上层清液在0℃~40℃下冷却并用诱导剂诱导结晶，将结晶进行过滤、洗涤、100～120℃干燥1~3小时制得氟化钾。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中的氟硅酸钾料浆由工业级氟硅酸钾加水配制而得，或用湿法磷酸脱氟净化过程中得到的粗氟硅酸钾用60~80℃热水洗涤除杂后再加水配制而得。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中氟硅酸钾：氨的摩尔比为1：（7.0~9.0）。

根据本发明优选的，所述步骤（2）中滤饼洗涤采用的方式为分级洗涤2~5次，末次洗涤用清水进行，特别优选的洗涤方式为用清水洗涤2~5次。

根据本发明优选的，所述步骤（2）中所得白炭黑的比表面积为130~200m²/g，可作为成品出售。

根据本发明优选的，所述步骤（4）中诱导结晶的诱导剂为氟化钾，诱导剂的用量为所取上层清液质量的0.1%~0.5%。

根据本发明优选的，所述步骤（4）中对结晶进行洗涤的方式为用清水或乙醇洗涤，直至洗出液呈中性。