专利名称：一种连续性生产氟硅酸钠的方法
技术领域：
本发明涉及氟硅酸钠的生产方法，更具体地说，本发明涉及一种连续性 生产氟硅酸钠的方法。
鉴于本发明对照附图描述更为简洁清楚，因此，首先对附图的内容进行 简要说明。
图l为"间歇式生产氟硅酸钠工艺"流程示意图2为现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"流程示意图3为本发明"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"所釆用的多
格合成槽一一优选正圆柱分格形状及正(长)方体分格组合形状(优选4格、
3格、2格)的平面示意图4为本发明"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"流程示意图 (以三格槽为例)；
图5为本发明"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"流程示意图(以 设置两个养晶槽为例)。
背景技术：
采用氟硅酸(H2SiF6)与工业氯化钠、卤水(NaCl溶液)或芒硝(Na2S04) 为原料生产氟硅酸钠时，在合成槽中，仏SiF6与NaCl溶液(或Na2S(V溶液) 发生反应，生成氟硅酸钠沉淀结晶和稀盐酸(或稀硫酸)母液，化学反应式 如下
H2SiF6 +2NaCl ==== Na2SiF6 | + 2HC1 H2SiF6 +Na2S04 ==== Na2SiF6 | + H2S04 现有技术中，氟硅酸钠的生产，长期以来都是釆用间歇式生产工艺，即在单格合成槽中，先加入计量过的H2SiF6，再计量加入NaCl溶液或Na2S0r溶 液，搅拌反应一定时间，养晶一定时间后，停搅拌，在单格合成槽中进行澄 清，分离出上层母液，接着加水洗涤沉淀2~3次(每次洗涤后进行澄清， 分离出上层洗液)。洗涤后得到氟硅酸钠沉淀，转移到离心机摔干，然后进 行干燥，得到氟硅酸钠产品。单格合成槽再重复进行合成反应及洗涤操作， 母液和洗液经中和后排放。"间歇式生产氟硅酸钠工艺"流程如图l所示。
间歇式生产氟硅酸钠的方法，其优点是可以稳定控制合成反应时间和 养晶时间，>品结晶寿命一致，结晶粒度大而均匀，产品质量好。但其存在 的缺点是工艺落后，生产效率低，劳动强度大，只适合于小规模、作坊式 生产，不适合现代化的大规模生产。
近两年来，出现了个别氟硅酸钠生产装置，釆用了连续性生产工艺。即 在单格合成槽中，同时计量加入氟硅酸和卤水，搅拌反应、停留一定时间后， 反应料浆从合成槽中出来，进入一级增稠器进行沉降，分离出上层母液，一 级增稠器底流料浆用泵送入调浆槽，加水调浆、洗涤，然后进入二级增稠器 进行沉降，分离出上层洗液，二级增稠器底流料浆进入连续式离心机摔干， 然后送入气流干燥机干燥，得到氟硅酸钠产品。母液和洗液经中和后排放。 现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"流程如图2所示。
图2所示的、现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"与"间歇式生产 氟硅酸钠工艺"相比，自动化程度较高，工艺比较先进，生产效率提高，装 置产能大，操作比较简单。但是，由于仍然采用了单格合成槽来进行连续性 生产，在单格合成槽的同 一空间内，既要实现原料H2SiF6、NaCl溶液(或Na2S04
溶液)的加入，又要实现Na2SiF6沉淀结晶的生成和长大，还要实现反应产 物的移出，这种方法就无法避免多量刚生成的细碎结晶走短路，混入从合成 槽移出的反应产物中。从合成槽中移出的、细碎的Na2SiF6结晶进入后续工 序，在增稠器中沉降困难，在离心机中摔干困难，使装置产能下降，还影响 液固分离和洗涤过程，易造成产品游离酸超标，易造成增稠器上层母液、洗 液夹带Na2SiF6产品较多，收率降低，消耗增高，易污染环境。过于细碎的Na2SiF6结晶在采用气流干燥机进行干燥时，还易造成干燥尾气过细粉尘含
量高，捕收、除尘困难，效率下降，使产品损失，还污染环境。而且，细碎
的结晶难以满足用户(尤其是欧洲巿场用户)对Na2SiF6产品"粒度不能过 细，有下限指标限制"的要求，过细的产品比表面积大，包装后，在储运过 程中还易结块。这些不足之处迫切地需要加以克服和改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种连续性生产氟硅酸钠 的新方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
*除非另有说明，本发明中所釆用的百分浓度均为质量百分浓度。 本发明提供了一种连续性生产氟硅酸钠的方法，该方法采用"连续性生 产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"或者"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工 艺"两种技术方案均可以实现。
l.采用"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"时，包括以下步骤 (1)氟硅酸钠合成槽采用一个多格合成槽，所述的这个多格合成槽由任 意形状和任意数目的单格组合而成，优选正圆柱分格形状及正(长)方体分 格组合形状，优选2、 3或4格。分格后单格容积的大小可以不同(即不等 分结构)，也可以相同(即等分结构)，优选不等分结构。在不等分结构中， 由于第l格内要完成加料及合成反应，该格的容积设计得大一些，故各个单 格容积大小的优选方案为第1格容积大，其余各单格容积小且相同。
两格槽第一格容积占总容积的55%~70% (优选55%~65% );三格槽 第一格容积占总容积的35%~60% (优选45%~55% );四格槽第一格容积 占总容积的28%~45% (优选30%~40%)。根据装置设计能力不同，多格合 成槽总容积(各单格容积之和)大小不同， 一般在2 M3~70 M3，总有效容 积(各单格有效容积之和) 一般在1.6 M3~56M3，优选总有效容积为2 M3~ 40 M3。(2 )所述的多格合成槽为进行防腐处理的钢槽或者混凝土槽。多格合成 槽的各格之间为串联关系。在多格合成槽各格的隔板或隔墙上，距离槽子底
面0~0. 5m的位置(优选0~0. 2m)开任意形状的口连通(优选正方形口、 长方形口和圆形口)，根据装置设计能力不同及合成槽总有效容积不同，其 开口截面积大小不同， 一般在O. 04 M2~1.50M2，优选O. 06 M2~1.00M2。 第l格与最后l格之间不开口、不连通。在靠近槽子底部位置开口，是为了 保证进入下一隔槽的结晶为粒度大的结晶。
(3)原料氟硅酸和卣水同时计量加入第1格中，在搅拌下进行反应， 反应料浆在搅拌作用下进入第2格，该格中，可以补加氟硅酸或/和卤水， 消除SiF,或Na +的过饱和度，进行进一步反应和养晶，然后，反应料浆依 次进入第3格、直到最后一格进行消化、养晶。最后一格出来的反应料浆总 量中的1/6 ~ 2/5 (优选1/5 ~ 1/3 )作为返浆(晶种)，用循环泵送回第1格， 其余5/6-3/5 (优选4/5~2/3)的料浆进入下一道工序。
本发明釆用的"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"所确定的生 产方法，其余部分与图2现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"相同。
本发明釆用的"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺"流程如图4 所示(以三格槽为例)。
2.采用"连续性氟硅酸钠生产一一养晶槽工艺"时，包括以下步骤
(1 )氟硅酸钠合成槽采用一个单格合成槽，同时设置多个单格养晶槽(简 称养晶槽，下同)。单格合成槽为任意形状，优选正圆柱带圆锥底形状以及
正(长)方体带四棱锥底形状。设置的养晶槽为任意形状、任意数目，优选 正圆柱带圆锥底形状以及正(长)方体带四棱锥底形状。优选养晶槽数目为 1、 2或3个。由于单格合成槽内要完成加料及合成反应，故单格合成槽及养 晶槽容积大小的优选方案为单格合成槽的容积大，各养晶槽的容积小且相 同。
养晶槽数目为l时，单格合成槽容积占总容积的55%~70% (优选55~ 65%);养晶槽数目为2时单格合成槽容积占总容积的35%~60% (优选45%~55% );养晶槽数目为3时单格合成槽容积占总容积的28%~45%(优 选30%~40% )。根据装置设计能力不同，单格合成槽与多个养晶槽的容积之 和一般在2M3 70M3,有效容积之和一般在1.6M3 56M3，优选有效容积之 和为2 M3 — 40 M3。
(2 )所述的单格合成槽、养晶槽均为进行防腐处理的钢槽或者混凝土槽。 单格合成槽与各个养晶槽之间为串联关系。在单格合成槽及各个养晶槽锥底 位置开口出料。在槽子锥底位置开口出料，是为了保证进入下一个槽的结晶 为粒度大的结晶，并方便于排料。
(3)原料氟硅酸和卤水同时计量加入单格合成槽中，在搅拌下进行反应。 反应料浆从槽子锥底出口排出，进入第l养晶槽，该槽中，可以补加氟硅酸 或/和卣水，消除SiF,或Na +的过饱和度，进行进一步反应和养晶。然后， 反应料浆从槽子锥底出口排出，依次进入第2个、直到最后一个养晶槽进行 消化、养晶。最后一个养晶槽出来的反应料浆总量中的1/6~2/5(优选1/5~ 1/3)作为返浆(晶种)，用循环泵送回单格合成槽，其余5/6 ~ 3/5 (优选 4/5-2/3)的料浆进入下一道工序。
本发明釆用的"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"所确定的生产 方法，其余部分与图2现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"相同。
本发明釆用的"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"流程如图5所 示(以设置两个养晶槽为例)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1. 本发明针对现有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"存在的问题，对 生产方法进行两种改进，形成"连续性生产氟硅酸钠一一多格合成槽工艺" 和"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"，均可以取得良好效果。
2. 以图5中"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"(设置两个养晶 槽)为例，在单格合成槽中，主要完成原料H2SiF6、 NaCl溶液(或Na2S04溶 液)的加入，进行合成反应，即SiF,与Na +结合生成Na^iF6结晶，存在返 浆(晶种)条件下，可以有效避免形成过多新的晶核，有效减少细碎结晶的数量及其所占比率。在第l个养晶槽中，可以根据需要，补充少部分卣水或 /和氟硅酸，进行消化、养晶，消除SiF^或/和Nr的过饱和度。在第2个 养晶槽中，主要完成养晶过程，进一步消除SiF,或/和N^的过饱和度，提 高收率，形成粗大的Na2SiF6产品结晶。同时，两个养晶槽的独立设置，可 以起到有效的隔离作用，阻止小结晶进入下一个槽，以保证从最后一个养晶 槽出来的、进入下一道工序的产品结晶粗大、均勻。
3.与现有技术生产的产品相比，本发明生产的产品中+15011111颗粒所 占比率由10% ~30%提高到50 - 70%; + 100um颗粒所占比率由30% -50 %提高到80% ~90%; -45um颗粒所占比率由30% ~50%降低到8%以下； 氟收率由~85%提高到90%以上；每吨氟硅酸钠产品的氟硅酸消耗(折 100%H2SiF6)从0.901 - 1.021吨下降到0.851吨以下，从根本上解决了现 有技术中"连续性生产氟硅酸钠工艺"所存在的不足。
具体实施例方式
实施例1
采用本发明"连续性生产氟硅酸钠一一养晶槽工艺"，该工艺设置单格 合成槽1个，养晶槽2个。单格合成槽为进行防腐处理的圆柱形(4)2.6 x 2.3m)、带锥底(锥高1.4m)的钢槽，其容积为16. 3 M3,其有效容积为13. 0 M3。 2个养晶槽大小一致，均为进行防腐处理的圆柱形(4)2. lxl.8m)、带 锥底(锥高l.lm)钢槽，其容积均为8.15 (其有效容积均为6.5 M3 。单 格合成槽与2个养晶槽的总容积为32. 6 M3,总有效容积为26. 0 M3 。
装置氟硅酸钠产能为5.190t/h，氟收率取90%, 100%氟硅酸加入量为 4.417 t/h,氟硅酸全部加入到单格合成槽中。以氟硅酸加入量为依据，根 据反应式计算出卣水的理论加入量。卣水的实际加入量以理论加入量的120 %计(其中110%加入到单格合成槽中，10%加入到第l养晶槽中)。
将全部氟硅酸和110%理论量的卣水同时计量加入单格反应槽中。氟珪 酸浓度11.0%,密度1. 106g/cm3，加入量为36. 31MVh;卣水浓度24. 5%，密度1. 216g/cm3，单格合成槽中卤水加入量为13. 241M3/h;从第2养晶槽出 来的、通过循环泵送回单格合成槽的返浆量为12. 0 MVh。以上物料在单格 合成槽中进行搅拌反应，所形成的反应料浆通过槽子锥底出口进入第l养晶
在第1养晶槽反应料浆中，计量加入的卤水量为理论量的10%,即 1.201MVh,进行搅拌反应，通过反应、消化，进一步消除SiF广过饱和度，
并进行养晶，增大结晶，形成的反应料浆通过槽子锥底出口进入第2养晶槽。 反应料浆在第2养晶槽中，进行搅拌反应，通过反应、消化、养晶，进 一步消除SiF,过饱和度，增大结晶，然后通过槽子锥底出口设置的循环泵 把返浆(晶种)送回单格合成槽中，返桨量为12.0 MVh。剩余反应料浆送 入一级增稠器进行沉降，分离出上层母液， 一级增稠器底流料浆用泵送入调 浆槽，加水调浆、洗涤，然后进入二级增稠器进行沉降，分离出上层洗液， 二级增稠器底流料浆进入连续式离心机摔干，然后送入气流干燥机干燥，得 到氟硅酸钠产品。母液和洗液送到中和槽，经中和后排放。
所得产品中，+150咖颗粒所占比率达到69%; +10011111颗粒所占比率 达到88 % ; -45um颗粒所占比率降低到5 % ;氟收率达到91. 2 % ;每吨氟硅 酸钠产品的氟硅酸消耗(折100%H2SiF6)降低到0.840吨。 实施例2
釆用本发明"连续性氟硅酸钠生产一一多格合成槽工艺"。进行防腐处 理的多格合成槽为圆柱形(j) 3. 6 x 3. 2m钢槽，分为三格，其总容积为32. 6 M3, 总有效容积为26. 0M3 。第一个格容积为16. 3M3 ，其有效容积为13. 0M3 ，第 2格、第3格容积均为8. 15M3,其有效容积均为6. 5M3。
装置氟硅酸钠产能为5.190t/h,氟收率取90%, 100%氟硅酸加入量为 4.417 t/h,氟硅酸全部加入到第l格中，以氟硅酸加入量为依据，根据反 应式计算出卣水的理论加入量。卣水的实际加入量以理论加入量的120%计 (其中110%加入到第l格中，10%加入到第2格)。
将全部氟硅酸和110%理论量的卣水同时计量加入第1格中。氟硅酸浓度ll. 0%，密度1. 106g/cm3，加入量为36. 31M3/h;卤水浓度24. 5%，密度 1.216g/cm3，第l格中卤水加入量为13. 241M3/h;从第3格出来的、通过循 环泵送回第l格的返浆量为12.0 MVh。以上物料在第一格中，进行搅拌反 应，形成的反应料浆通过隔板上距离槽子底面0 m位置的正方形孔(0.4 m x0. 4m)进入到第2格。
在第2格反应料浆中，计量加入的卣水量为理论量的10 % ,即1. 201MVh， 进行搅拌反应，通过反应、消化，进一步消除SiF,进饱和度，并进行养晶， 增大结晶，形成的反应料浆通过隔板上距离槽子底面0 m位置的正方形孔 (0.4 mx 0.4m)进入到第3格。
反应料浆在第3格中进行搅拌反应，通过反应、消化、养晶，进一步消 除SiF广过饱和度，增大结晶，然后通过循环泵把返浆(晶种)送回第l格， 返浆量为12.0MVh。剩余反应料浆送入一级增稠器进行沉降，分离出上层 母液， 一级增稠器底流料浆用泵送入调浆槽，加水调浆、洗涤，然后进入二 级增稠器进行沉降，分离出上层洗液，二级增稠器底流料浆进入连续式离心 机摔干，然后送入气流干燥机干燥，得到氟硅酸钠产品。母液和洗液经中和 后排放。
所得产品中，+150咖颗粒所占比率达到67%; +10011!11颗粒所占比率 达到86%; -4511111颗粒所占比率降低到6%;氟收率达到91.0%;每吨氟硅 酸钠产品的氟硅酸消耗(折100。/。H2SiF6)降低到0.842吨。
权利要求
1.一种连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于氟硅酸钠合成槽采用一个多格合成槽，所述的多格合成槽由任意形状和任意数目的单格组合而成，多格合成槽的各格之间为串联关系；在多格合成槽各格的隔板或隔墙上，距离槽子底面0～0.5m的位置开任意形状的口连通，第1格与最后1格之间不开口、不连通；原料氟硅酸和卤水同时计量加入多格合成槽的第1格中，进行搅拌反应，在搅拌作用下，反应料浆进入第2格，进行进一步反应和消化、养晶，然后反应料浆依次进入第3格、直到最后一格进行消化、养晶后，进入下一步工序。
2. 根据权利要求1所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于将 最后一格排出的料浆总量中的1/6~2/5作为返浆晶种，用循环泵送回第1 格，其余5/6~3/5的料浆进入下一道工序。
3. 根据权利要求l所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于在 多格合成槽的第2格中补充卤水或/和氟硅酸，以消除SiF八或/和化+的过饱和度。
4. 根据权利要求1所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于所 述的多格合成槽采用两格槽时，第一格容积占总容积的55%~70%;釆用三 格槽时，第一格容积占总容积的35%~60%;采用四格槽时，第一格容积占 总容积的28%~45%;多格合成槽总容积为2M3~70M3,总有效容积为1. 6 M3~56M3;所述的隔板或隔墙上的开口的截面积为0.04 M2~1.50 M2 。
5. 根据权利要求1所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于所 述的多格合成槽釆用进行防腐处理的钢槽或者混凝土槽。
6. —种连续性生产氟硅酸钠的方法，氟硅酸钠合成槽釆用一个单格合成 槽，其特征在于同时设置多个单格养晶槽，所述的单格合成槽与各个养晶 槽之间为串联关系；在单格合成槽及各个养晶槽锥底位置开口出料；原料氟 硅酸和卣水同时计量加入单格合成槽中，进行搅拌反应，单格合成槽锥底出 口排出的反应料浆进入第l个养晶槽中进行进一步反应和消化、养晶，第l个养晶槽锥底出口排出的料浆依次进入第2个养晶槽、直到最后 一个养晶槽 进行消化、养晶后，进入下一道工序。
7. 根据权利要求6所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于最 后一个养晶槽出来的料浆中的1/6-2/5作为返浆釆用循环泵送回单格合成 槽，其余5/6~3/5的料浆进入下一道工序。
8. 根据权利要求6所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于在 第l养晶槽中补充卣水或/和氟硅酸，以消除SiF,或/和N^的过饱和度。
9. 根据权利要求6所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于所 述的养晶槽为任意形状、任意数目；当养晶槽数目为l时，单格合成槽容积 占总容积的55%~70%;养晶槽数目为2时，单格合成槽容积占总容积的 35%~60%;养晶槽数目为3时，单格合成槽容积占总容积的28 % ~ 45 % ; 单格合成槽与多个养晶槽的容积之和为2M3~70 M3，有效容积之和为1.6 M3~ 56M3。
10. 根据权利要求6所述的连续性生产氟硅酸钠的方法，其特征在于 所述单格合成槽和养晶槽的形状均为带圆锥底的正圆柱体或者带四棱锥底 的正方体或长方体；所述的合成槽和养晶槽均釆用进行防腐处理的钢槽或混 凝土槽。
全文摘要
本发明公开了一种连续性生产氟硅酸钠的方法。本发明可采用一个多格合成槽，在多格合成槽各格的隔板或隔墙上设置开口连通，第1格与最后1格之间不开口、不连通。原料氟硅酸和卤水同时计量加入第1格中，进行搅拌反应。在搅拌作用下，反应料浆进入第2格，该格中，可以补加氟硅酸或/和卤水，进一步反应和养晶，然后，反应料浆依次进入第3格、直到最后一格进行养晶。本发明还可以采用一个单格合成槽并同时设置多个养晶槽，在单格合成槽及各个养晶槽锥底位置开口出料。原料氟硅酸和卤水同时计量加入单格合成槽中，进行搅拌反应。然后进入第1养晶槽，该槽中可补加氟硅酸或/和卤水，进一步反应和养晶。然后，反应料浆依次进入第2个养晶槽、直到最后一个养晶槽进行养晶。
文档编号C01B33/32GK101306820SQ20081005861
公开日2008年11月19日 申请日期2008年7月1日 优先权日2008年7月1日
发明者吴向东, 煜 王, 资学民, 赵剑波 申请人:云南三环中化化肥有限公司