[发明专利]一种钾盐循环处理氟硅酸制备氟化氢铵的方法

说明书

本发明公开了一种钾盐循环处理氟硅酸制备氟化氢铵的方法，属于磷化工技术领域。该方法包括：将氟硅酸钾与氨水进行反应，反应完成后固液分离得到氟化钾‑氟化铵溶液和二氧化硅滤饼，二氧化硅滤饼用于制备白炭黑；将氟化钾‑氟化铵溶液与氟硅酸反应，反应完成后固液分离得到氟化氢铵‑氟化铵溶液和氟硅酸钾，氟硅酸钾返回步骤(1)作为原料；向氟化氢铵‑氟化铵溶液中通入氟化氢使氟化铵完全转化为氟化氢铵得到氟化氢铵溶液，经浓缩、干燥后得到氟化氢铵。本发明的经济价值在于能够同时得到高价值的氟化氢铵和白炭黑，做到了对氟硅资源的综合高效利用。

技术领域

本发明属于磷化工技术领域，特别涉及一种钾盐循环处理氟硅酸制备氟化氢铵的方法。

背景技术

在湿法磷酸生产过程中会副产大量的稀氟硅酸，该物质具有一定的毒性和腐蚀性，直接排放会给环境造成严重的污染。若能得到有效利用，不但可以减少污染，还能将所含氟元素转化为经济价值较高的氟产品，使企业的氟硅酸利用提高到一个新的水平，并增加产值和利润。目标氟产品的选择决定了氟硅酸利用的工艺技术路线。氟化氢铵是其中较好的目标产品之一。

氟化氢铵是一种重要的化工原料，主要用作玻璃蚀刻剂、化学试剂、锅炉清洗剂、发酵工业消毒剂和钢板及铝型材表面处理剂等。氟化氢铵在玻璃加工中用量很大，普通透明玻璃可以很容易地用一种氟化氢铵配制的药剂使之毛玻璃化。变换药剂的配方和浓度又可使电视机显像管产生低的镜面反射率。在纺织品处理中，氟化氢铵可用以除去碱洗后残留在织物上的碱性物。氟化氢铵在冶金工业中应用广泛，它在较高温度时可与许多金属氧化物或碳酸盐形成复盐。复盐加温又可分解生成纯的金属氟化物，并释放出NH₃及HF，从而在稀有金属冶炼方面形成一种独特的工艺路线。在采油中，利用氟化氢铵能溶解硅石和硅酸盐的特性，将含2%氟化氢铵的15%盐酸溶液用于酸化油井的硅质岩层可以恢复濒临废弃油井的采油能力。高纯的电子级氟化氢铵可用于半导体工业。近几年随着磨砂玻璃容器、装饰灯具、铝型材等行业的快速发展，市场对氟化氢铵的需求量逐渐增加。

稀氟硅酸利用的另外产品——二氧化硅可以以白炭黑的形式作为产品。白炭黑具有粒径小、比表面积大、高分散性、化学稳定性好、耐高温和绝缘性好的特点，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨、造纸、农医药以及日用化工等诸多领域，是一种重要的化工产品。随着我国经济的进步与发展，诸多精细化工领域的产业对白炭黑的需求越来越大。

由于氟化氢铵和白炭黑广泛的用途和巨大的市场量，所以利用稀氟硅酸制备氟化氢铵和白炭黑既能满足湿法磷酸和磷肥企业对副产物稀氟硅酸处理的要求，符合国家对稀氟硅酸利用的鼓励政策，又能为这类企业创造新的产值。

目前国内外报道利用氟硅酸直接制备氟化氢铵的工艺路线主要有两种。第一种工艺路线大致如下：在稀氟硅酸中通入氨气或者氨水反应，经过滤得到二氧化硅和氟化铵溶液；在氟化铵溶液里直接通入无水氢氟酸，控制一定的pH值，过滤反应后的料浆，滤饼经低温真空干燥，即得氟化氢铵产品。如贵州省化工研究院的“一种氟硅化合物制备高品质氟化氢铵的方法”（CN 102976356 A）等。第二种工艺路线是将第一种工艺路线制备的氟化铵溶液经浓缩、结晶得到氟化氢铵固体。如张梅等“氟硅酸法制氟化氢铵联产优质白炭黑工艺研究”（无机盐工业，2010，42(1)55-56），刘海霞等“氟硅酸生产氟化氢铵联产白炭黑新工艺”（无机盐工业，2008，40(10)41-42），多氟多化工股份有限公司的“一种生产氟化氢铵联产白炭黑的方法”（申请号200610017486.5）。分析上述两种工艺路线的缺点在于：（1）第一种工艺路线需要用到大量昂贵的氟化氢，氟化氢的用量占氟化氢铵总质量的35%；（2）第二种工艺路线采用分解技术，需要130-180℃的分解温度，能耗很高，设备要求和投资高，且氟化氢铵的一次性收率低。这些技术缺陷极大地制约了上述工艺路线在工业生产中的应用。

因此，十分必要研究和发明一种利用稀氟硅酸制备氟化氢铵和白炭黑的新工艺以克服上述两种工艺的缺点，以便在工业上得到广泛应用。

发明内容