CN115626647A - 一种含氟液体制备氟硅酸钾的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含氟液体制备高纯度氟硅酸钾的方法，将硅渣与一定质量分数的酸混合，在一定温度和搅拌下反应，将硅渣和酸的混合物进行抽滤，用去离子水洗涤，直到洗水呈中性，将洗涤后的硅渣放入100‑300℃的烘箱内，将烘干后的硅渣研磨成超细硅渣粉；将含氟液体在一定真空度和温度下进行浓缩，到达浓缩终点后取一定量的浓缩液升温至40～50℃，加入一定量的超细硅粉后搅拌反应，反应完后过滤，取上清液加入适量的钾盐后缓慢降温至常温，常温搅拌条件下反应，经过过滤、洗涤、干燥即可得到高纯度的氟硅酸钾。该方法操作简单，原料均为廉价药剂和工业副产物，制备条件温和，是一种有效可行的制备高纯度氟硅酸钾的方法。

Description

一种含氟液体制备氟硅酸钾的方法

技术领域

本发明属于磷化工生产领域，具体涉及一种含氟液体制备高纯度氟硅酸钾的方法。

背景技术

氟硅酸钾是冶金工业中用作镁、铝冶炼的助剂，玻璃工业中用于制造钾玻璃、光学玻璃、不透明玻璃，农药工业中用于制造杀虫剂，化工工业中用于制造中间体，分析化学中用作分析试剂，也可用于陶瓷合成云母等方面。

磷矿中氟资源量占世界氟资源蕴藏量约90%，磷矿在湿法加工过程中，氟资源大约70%进入磷酸中，磷酸中氟资源约50% -60%在浓缩过程中以含氟气体形式逸出，并以氟硅酸形式回收，从磷酸中回收氟资源是磷矿中氟回收的主要途径，但气相的氟回收是非常有限的，仅有约四分之一的氟从气相中逸出,还有约四分之三的氟并没有以气体的形式逸出，而是主要以氢氟酸和氟硅酸的形式存在于湿法磷酸液相和酸性水中,回收这一部分的氟既可以除去氟杂质，也创造了社会和经济效益。

针对湿法磷酸液相中的氟大多着眼于如何有效脱除氟,如采用钠盐为脱氟剂,其主要目的是为了提高湿法磷酸的品质,减少湿法磷酸中杂质的含量，也文献报道将湿法磷酸液相中的氟制成氟硅酸钠或氟硅酸钾等初级产品，也有尝试将氟硅酸钠或氟硅酸钾通过一次碱化、一次过滤、一次浓缩等步骤进一步加工制成氟化钠或氟化钾,由于制备工艺的不同,氟化盐产品杂质含量过高，产品纯度不高，难以达到行业标准要求。本发明旨在以湿法磷酸生产中含氟液体为氟源制取高纯度的氟硅酸钾产品。

发明内容

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种含氟液体制备高纯度氟硅酸钾的方法，（1）将硅渣与酸混合，搅拌下反应后将得到的混合物抽滤，洗涤至中性，烘干后研磨成硅渣粉；

（2）将含氟液体加入超细硅粉后搅拌反应，反应完后过滤，取上清液加入钾盐，搅拌反应完成后经过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾。

所述的硅渣中包括含量为70-80%的二氧化硅，5-10 %的氟离子，3-5%的水，以及不可避免的金属离子杂质。

所述的酸为硝酸或盐酸或两者的混合，质量分数为20%～40%。

硅渣与酸混合后在55-75℃下反应2-5h。

洗涤至中性的硅渣放入100-300℃的烘箱内3～5小时，将烘干后的硅渣研磨成硅渣粉；所述的硅渣粉的细度为400目以上占比80%～100%。

所述的硅渣粉的细度为600目以上占比70%～80%。

所述的含氟液体为湿法磷酸尾气洗涤循环液，包括氟及磷，其中氟的含量5%～12%，磷

的含量0.5%～1.0%。所述的含氟液体在进行反应前先在温度70～80℃、真空度为-60kpa～-80kpa下浓缩至原体积分数的20-40%。

含氟液体加入超细硅粉后在40-60℃下搅拌反应1-3h；加入钾盐后在常温下搅拌反应1-3h。

含氟液体、硅渣粉、钾盐的质量比为1：1-1.5：0.5-1.1；所述的钾盐包括硝酸钾、碳酸钾、氯化钾中的任意一种。

本发明同时将硅渣和液体中的氟元素进行回收利用，通过酸浸能够脱除硅渣中含有的可溶性杂质，相对纯净的硅渣经过高温烘烤后完全脱去水分，此时硅渣的纯度已经达到较为理想的水平，脱水过程中二氧化硅结构主链上形成硅氧基，其具有比主链结构更大的活性；磨细后的硅渣具有更大的比表面积，是无定形二氧化硅微细颗粒，由于硅和氧构成的空间四面体网状结构，活性进一步得到提升，利用高活性硅渣与液体中的氟进行反应，极大地增加了氟和硅微观粒子的结合反应程度，将液体中的氟元素全部转换成氟硅酸根，通过添加钾盐就可将氟固化，得到纯净的氟硅酸钾产品。

有益效果：本发明制取氟硅酸的主要原料是湿法磷酸中所产生副产废渣和含氟液体，将两种副产通过一系列步骤制取高纯度氟硅酸钾，实现变废为宝，对减轻化工生产中产生的废渣和废水有较大的借鉴意义。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地描述。

实施例1

取适量硅渣加入到质量分数为20%的盐酸溶液中，在55℃恒温搅拌下反应2小时后过滤，将硅渣洗涤至中性（pH为6.8-7.2）后置于150℃的烘箱中，待完全烘干后继续烘烤2小时，冷却后进行研磨，直至硅渣400目以上占比达到90%，其中过600目含量为60%，过500目含量为80%，将硅渣密封保存备用。取含氟液体真空浓缩至质量的30%，升温至40℃后加入上述硅渣，硅渣质量为含氟液体质量的1.1倍，反应2小时过滤后取清液加入硝酸钾，硝酸钾质量为含氟液体的0.9倍，反应2小时后过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾，经检测氟硅酸钾的收率为90.8%，纯度为98.1%。

实施例1-1

方法、步骤同实施例1，仅改变条件：硅渣研磨至300目以上的比例达到100%，其中过500目含量为40%，过400目含量为80%。测得氟硅酸钾的收率为83.5%，纯度为90.2%。

实施例1-2

方法、步骤同实施例1，仅改变条件：硅渣研磨至400目以上的比例达到100%，其中过600目含量为40%，过500目含量为80%。测得氟硅酸钾的收率为90.6%，纯度为96.2%。

实施例2

取适量硅渣加入到质量分数为30%的盐酸溶液中，在55℃恒温搅拌下反应2小时后过滤，将硅渣洗涤至中性（pH为6.8-7.2）后置于300℃的烘箱中，待完全烘干后继续烘烤3小时，冷却后进行研磨，直至硅渣400目以上的比例达到100%，其中过600目含量为70%，过500目含量为90%，将硅渣密封保存备用。取含氟液体真空浓缩至质量的20%，升温至40℃后加入上述硅渣，硅渣质量与含氟液体质量相等，反应2小时过滤后取清液加入碳酸钾，碳酸钾质量为含氟液体的0.9倍，反应2小时后过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾，测得氟硅酸钾的收率为91.3%，氟硅酸钾的纯度为98.5%。

实施例2-1

方法、步骤同实施例2，仅改变条件：硅渣洗涤至中性（pH为6.8-7.2）后置于100℃的烘箱中烘烤1小时，冷却后进行研磨。测得氟硅酸钾的收率为82.4%，纯度为86.2%。

实施例2-2

方法、步骤同实施例2，仅改变条件：硅渣采用酸反应后，洗涤至弱酸性， pH为4.5-5.2。测得氟硅酸钾的收率为85.3%，纯度为91.5%。

实施例3

取适量硅渣加入到质量分数为30%的硝酸溶液中，在55℃恒温搅拌下反应2小时后过滤，将硅渣洗涤至中性（pH为6.8-7.2）后置于200℃的烘箱中，待完全烘干后继续烘烤3小时，冷却后进行研磨，直至硅渣400目以上占比达到80%，其中过600目含量为40%，过500目含量为60%，将硅渣密封保存备用。取含氟液体真空浓缩至质量的20%，升温至40℃后加入上述硅渣，硅渣质量为含氟液体质量的1.1倍，反应2小时过滤后取清液加入硝酸钾，硝酸钾质量为含氟液体的0.9倍，反应2小时后过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾，经检测氟硅酸钾的收率为88.3%，纯度为94.6%。

实施例4

取适量硅渣加入到质量分数为20%的盐酸溶液中，在55℃恒温搅拌下反应2小时后过滤，将硅渣洗涤至中性（pH为6.8-7.2）后置于100℃的烘箱中，待完全烘干后继续烘烤3小时，冷却后进行研磨，直至硅渣400目以上占比达到100%，其中过 600目含量为30%，过500目含量为90%，，将硅渣密封保存备用。取含氟液体真空浓缩至质量的20%，升温至40℃后加入上述硅渣，硅渣质量为含氟液体质量的0.9倍，反应2小时过滤后取清液加入硝酸钾，硝酸钾质量与含氟液体相等，反应2小时后过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾，经检测氟硅酸钾的收率为89.5%，纯度为93.2%。

Claims (10)

1.一种含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将硅渣与酸混合，搅拌下反应后将得到的混合物抽滤，洗涤至中性，烘干后研磨成硅渣粉；

（2）将含氟液体加入超细硅粉后搅拌反应，反应完后过滤，取上清液加入钾盐，搅拌反应完成后经过滤、洗涤、干燥得到氟硅酸钾。

2.根据权利要求1所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，所述的硅渣中包括含量为70-80%的二氧化硅，5-10 %的氟离子，3-5%的水，以及不可避免的金属离子杂质。

3.根据权利要求2所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，所述的酸为硝酸或盐酸或两者的混合，质量分数为20%～40%。

4.根据权利要求3所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，硅渣与酸混合后在55-75℃下反应2-5h。

5.根据权利要求1所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，洗涤至中性的硅渣放入100-300℃的烘箱内3～5小时，将烘干后的硅渣研磨成硅渣粉；所述的硅渣粉的细度为400目以上占比80%～100%。

6.根据权利要求1所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，所述的硅渣粉的细度为600目以上占比70%～80%。

7.根据权利要求1所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，所述的含氟液体为湿法磷酸尾气洗涤循环液，其中氟的含量5%～12%，磷的含量0.5%～1.0%。

8.根据权利要求1所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，所述的含氟液体在进行反应前先在温度70～80℃、真空度为-60kpa～-80kpa下浓缩至原体积分数的20-40%。

9.根据权利要求8所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，含氟液体加入超细硅粉后在40-60℃下搅拌反应1-3h；加入钾盐后在常温下搅拌反应1-3h。

10.根据权利要求9所述的含氟液体制备氟硅酸钾的方法，其特征在于，含氟液体、硅渣粉、钾盐的质量比为1：1-1.5：0.5-1.1；所述的钾盐包括硝酸钾、碳酸钾、氯化钾中的任意一种。