[发明专利]一种利用含氟酸性废水生产氟钛酸的方法

说明书

一种利用含氟酸性废水生产氟钛酸的方法,以含氟废水为原料，通过与偏钛酸或钛铁矿反应，再经溶剂萃取、分离，制备氟钛酸，步骤:(1)氟与钛的摩尔比按4～8:1计，将含氟的酸性废水与偏钛酸或钛铁矿混合均匀后，在温度‑10～120℃、压力1～10atm条件下，搅拌反应20～400min，得到氟钛酸溶液；其中含氟的酸性废水中，氟的质量浓度为8％～50％；(2)按体积比为0.5～5:1计，在步骤(1)的氟钛酸溶液中加入含氧有机溶剂，搅拌萃取后静置分层，将含氟钛酸的含氧有机萃取液与水溶液分离，洗涤纯化，得到氟钛酸产品。

技术领域

本发明涉及一种利用含氟酸性废水制备氟钛酸的方法，具体属于环保化工技术领域。

技术背景

氟钛酸，无色液体，分子式H₂TiF₆，分子量164。氟钛酸是制备氟钛酸盐的重要原料，常常被用作重氮盐稳定剂，烷基化和聚合的催化剂，也用作触媒、金属表面活性剂，金属表面氧化物、硅酸盐膜的清洁和腐蚀剂，铝和合金电镀前的清洗剂，以及在铅锡电镀时用作导电液等等，广泛的应用使之成为一种及其重要的化工原料。

氟钛酸的传统制备工艺是将钛白粉(天然或合成的金红石）作钛源直接溶于电子级浓氢氟酸，其缺陷是原料成本高。这种方法需要用到易于挥发的浓氢氟酸溶液，使用中存在较大的危险，而且需要絮凝剂沉降，过滤等步骤精制，操作繁琐，由于电子级浓氢氟酸的价格往往比较高，也导致氟钛酸产品成本居高不下。如中国公告号为CN104386740A，《一种氟钛酸钙的制备方法》中提到：在钛矿中加入氢氟酸进行浸取，得氟钛酸混合液，所得氟钛酸混合液中加入絮凝剂沉降，过滤，得氟钛酸溶液。采用上述方法制备氟钛酸即存在上述的危险性，且生产所需要的原材料为纯正产品，原料的生产成本价高，不利于循环利用生产。

另一方面，含氟废水作为磷肥、冶金、多晶硅等加工行业副产物，是这些行业产生的主要废水之一，对于环境污染的威胁相当大。企业通常将含氟废水经过技术处理，以达到消除环境污染目的。作为现有的常规的处理手段，常常是采用石灰处理，以形成氟化钙的形式将游离的氟离子固化，这种方法没有将氟有效回收利用。其余方法还包括电透析膜、扩散透析膜回收氟，但由于共存的杂质的影响，利用膜分离杂质的性能非常差，而且高浓度的游离酸会造成膜劣化现象的产生，因而没有实用性；将含氟废液蒸馏虽然是有效的回收方法，但需要使用耐腐蚀性的材料，不仅设备价格高昂，而且蒸馏分离往往不充分，所以从设备的运行成本方面考虑，也很难应用。从现有技术来讲，可以说真正有效地将废水中的氟回收的技术尚未被确立。

发明内容

本发明的目的在于针对现有工艺技术的不足，提供一种由含氟废水制备氟钛酸的方法，具体包括以下步骤:

（1）氟与钛的摩尔比按4 ~ 8 : 1计，将含氟的酸性废水与偏钛酸或钛铁矿混合均匀后，在温度-10~120℃、压力1~10atm的条件下，搅拌反应20 ~ 400 min，得到氟钛酸溶液；其中含氟的酸性废水中，氟的质量浓度为8 % ~ 50 %。

（2）按体积比为0.5 ~ 5 : 1计，在步骤（1）的氟钛酸溶液中加入含氧有机溶剂，搅拌萃取后静置分层，将含氟钛酸的含氧有机萃取液与水溶液分离，洗涤纯化，得到氟钛酸产品。

所述的含氟废水中，氟存在的形式是氢氟酸、氟硅酸中一种或两种。

所述的含氧有机溶剂为有机醇溶剂或有机醚溶剂。

所述的氟钛酸产品的纯度大于或等于99% 。

由于采用本发明的上述技术方案，其与现有技术相比具有如下优点:

本发明是以各种含氟酸性废水、偏钛酸或钛铁矿为原料制备氟钛酸，各种原料廉价易得，工艺过程简单，生产效率高，产品质量好，而且能有效地降低环境的污染，变废为宝，降低了生产的成本，最终制得的氟钛酸产品纯度能够达到99%以上，其他金属与非金属指标均控制在合理范围内，满足客户使用需求。因此，本发明具有良好的经济价值以及社会价值。