本发明涉及化工生产技术领域，特别涉及一种氟化钾的制备方法。
背景技术：
在化学药品领域中，盐类是一种很常见的化学药品。无论是在工业生产还是在实验室的科学探究中，盐类都起着非常重要的作用。钾盐作为盐类中较为常见的一种，在实际工业生产以及科学研究中起着重要的作用。
其中，氟化钾是一种较为常见的钾盐，又可以称作为钾的氟化盐。其对应的化学式为kf，分子量为58.10。在常态下为白色单斜结晶或结晶性粉末，味咸，且易吸湿。与此同时，氟化钾极易溶于水，不溶于乙醇。其水溶液呈碱性，能腐蚀玻璃和瓷器，相对密度为2.454，熔点为858℃。在实际应用中，其常被用于玻璃雕刻、食物防腐以及电镀行业中。此外，还可用作焊接助熔剂、杀虫剂、有机化合物的氟化剂、催化剂以及吸收剂(吸收hf和水分)等。由于氟化钾在实际生产应用中的重要性，对其需求量也在逐年提高。
目前，在制备氟化钾时，通常选用无水氟化氢作为生产原料。然而，无水氟化氢的价格较为昂贵，若在工业上进行大规模地生产，会造成很大的原料成本，不利于大规模生产应用。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，在制备氟化钾时，通常选用无水氟化氢作为生产原料而造成的生产成本非常高昂的问题。
本发明提出一种氟化钾的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
在一反应釜中加入氟硅酸以及氟硅酸钾，开动搅拌后向所述反应釜中继续加入氢氧化钾溶液，调节所述反应釜内混合溶液的酸碱度为第一预设ph值；
待反应釜内的所述混合溶液反应完全后进行固液分离，将固液分离得到的固体进行打浆清洗得到二氧化硅，将固液分离得到的第一上清液加入至精制釜，然后向所述精制釜内加入硫酸溶液并进行搅拌；
向所述精制釜中继续加入八水合氢氧化钡进行搅拌，待反应完全后进行固液分离，将固液分离得到的液体转移至中转槽后，加入碳酸钾进行搅拌，待反应完全后将第二上清液转移至浓缩釜中；
利用氢氟酸调节所述浓缩釜中氟化钾母液的ph值之后，对所述氟化钾母液进行喷雾干燥后即得到无水氟化钾。
本发明提出的氟化钾的制备方法，在制备过程中，选用氟硅酸以及氟硅酸钾作为生产原料，加入过量的氢氧化钾生成二氧化硅后，此时氢氧化钾过量；然后加入过量的硫酸将溶液中的氢氧化钾反应完全后，此时硫酸钾过量；然后再加入过量的八水合氢氧化钡出去溶液中的硫酸钾，此时八水合氢氧化钡过量；最后再加入碳酸钾以消除过量的八水合氢氧化钡，然后再通入一定量的氢氟酸调节溶液ph后，对氟化钾母液进行喷雾干燥即得到无水氟化钾。本发明提出的氟化钾的制备方法，由于采用氟硅酸以及氟硅酸钾作为生产原料，代替了氟化氢作为生产原料，故而大大降低了原料成本以及加工成本，有利于大规模生产应用。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述氟硅酸的质量分数为20％～36％。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述氟硅酸与所述氟硅酸钾的的当量比为1:5～3:5。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述第一预设ph值的ph范围为7.5～8.5。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述第一上清液的制备方法包括如下步骤：
将固液分离后得到的液体转移至一中转槽内，沉淀第一预设时间后，取上层清液以得到所述第一上清液。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述第二上清液的制备方法包括如下步骤：
待所述碳酸钾反应完全后，将所述中转槽内的混合溶液静置沉淀第二预设时间后，取上层清液以得到所述第二上清液。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述第一预设时间以及所述第二预设时间均为24h。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述八水合氢氧化钡的质量分数为90％～99％。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述氢氧化钾溶液的质量分数为48％。
所述氟化钾的制备方法，其中，所述对所述氟化钾母液进行喷雾干燥后即得到无水氟化钾的方法包括如下步骤：
将所述氟化钾母液打入待喷槽，再由所述待喷槽打入至喷雾干燥塔中并进行喷雾干燥，以得到所述无水无水氟化钾。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
目前，在制备氟化钾时，通常选用无水氟化氢作为生产原料。然而，无水氟化氢的价格较为昂贵，若在工业上进行大规模地生产，会造成很大的原料成本，不利于大规模生产应用。
为了解决这一问题，本发明提出一种氟化钾的制备方法，其中，该制备方法的步骤如下所述：
(1)首先，在一反应釜中加入质量分数为20％～36％的氟硅酸溶液，开动搅拌机搅拌均匀后，向该反应釜中加入氟硅酸钾溶液，继续进行搅拌直至该反应釜中的溶液均匀。其中，加入的氟硅酸钾溶液与氟硅酸溶液的当量比的范围为1:5～3:5。
在加入上述的氟硅酸钾溶液之后，向该反应釜中匀速加入质量分数为48％的氢氧化钾溶液。其中，加入的氢氧化钾溶液与加入的氟硅酸溶液的当量比的范围为1:1～21:1。加入氢氧化钾溶液主要是为了使氟硅酸以及氟硅酸钾均与氢氧化钾进行反应，以得到氟化钾溶液与二氧化硅沉淀。具体的，当反应到达终端时，以混合溶液的ph值的标定进行判定。其中，当该混合溶液中的ph值到达第一预设ph值的范围时，则可以判定已经反应完全。在本发明中，该第一预设ph值的范围为7.5～8.5。
对本步骤而言，其所涉及到的化学方程式如下：
h2sif6+6koh→6kf+sio2↓+4h2o
k2sif6+4koh→6kf+sio2↓+2h2o
在此还需要指出的是，在本步骤中，由最后滴定的ph可以看出，所加入的氢氧化钾溶液为过量，该设置主要是为了使得反应釜中的氟硅酸以及氟硅酸钾均反应完全。
(2)待反应釜内的所述混合溶液反应完全后进行固液分离，将固液分离得到的固体进行打浆清洗得到二氧化硅，将固液分离得到的第一上清液加入至精制釜，然后向所述精制釜内加入硫酸溶液并进行搅拌。
如上所述，氟硅酸与氢氧化钾反应得到氟化钾以及二氧化硅，氟硅酸钾与氢氧化钾反应同样得到氟化钾与二氧化硅。在确认反应完全之后，对该反应釜内的混合溶液进行固液分离处理。可以理解的，对固液分离后得到的固体进行打浆清洗处理后，即得到高纯二氧化硅。将固液分离后得到的液体转移至一中转槽内，沉淀24h后，取上层清液(此时为第一上清液)打入到精制釜中，然后向该精制釜内加入硫酸溶液并进行搅拌。在此需要解释说明的是，由于在上述步骤中，所加入的氢氧化钾为过量，此时为了消除混合溶液中的氢氧化钾，应向精制釜中加入硫酸溶液。
在本步骤中，其所涉及到的化学方程式如下：
h2so4+2koh→k2so4+2h2o
(3)向精制釜中继续加入八水合氢氧化钡进行搅拌，待反应完全后进行固液分离，将固液分离得到的液体转移至中转槽后，加入碳酸钾进行搅拌，待反应完全后将第二上清液转移至浓缩釜中。
如上所述，在向精制釜中加入了过量的硫酸除去氢氧化钾之后，此时溶液中主要以硫酸钾以及硫酸为主。为了消除混合溶液中的硫酸钾以及硫酸，向精制釜中继续加入八水合氢氧化钡进行搅拌。在本发明中，该八水合氢氧化钡的质量分数为90％～99％。
可以理解的，八水合氢氧化钡与硫酸钾反应会生成硫酸钡沉淀，待该反应完全后，需要对该精制釜内的混合溶液进行固液分离。此时固液分离得到的固体为硫酸钡，将得到的液体转移至一中转槽内。
由于先前所加入的八水合氢氧化钡为过量，因此此时需要加入碳酸钾以将混合溶液中过量的八水合氢氧化钡除去。同理，该反应完全后，同样进行固液分离得到碳酸钡固体，然后将对应的液体转移至浓缩釜中。
在本步骤中，其所涉及到的化学方程式如下：
k2so4+ba(oh)2·8h2o→baso4↓+2koh+8h2o
k2co3+ba(oh)2.8h2o→baco3+2koh+8h2o
(4)利用氢氟酸调节浓缩釜中氟化钾母液的ph值之后，对氟化钾母液进行喷雾干燥后即得到无水氟化钾。
如上所述，在得到氟化钾母液之后，需要将该氟化钾母液加入到浓缩釜中进行浓缩。具体的，将该氟化钾母液打入待喷槽，然后再由该待喷槽打入至喷雾干燥塔中并进行喷雾干燥，以得到无水氟化钾。
下面，以几个具体的实施例对本发明提出的氟化钾的制备方法进行更为详细地阐述。
实施例一
1、将质量分数为35％的氟硅酸(其中该氟硅酸为无水氟化氢生产线上的副产物)加入至反应釜中，然后开动搅拌机进行搅拌作业。在搅拌均匀之后，向该反应釜中继续加入氟硅酸钾，继续进行搅拌直至反应釜中的混合溶液均匀为止。在本实施例中，该氟硅酸钾与氟硅酸之间的当量比为5:1。
2、向上述的反应釜中，匀速加入质量分数为48％的氢氧化钾溶液，继续搅拌直至反应充分，反应终点的ph值为7.5～8。该反应釜内的反应完全后，将该反应釜内的反应液进行固液分离，其中对所得到的固体进行打浆清洗处理得到高纯二氧化硅，该高纯二氧化硅经干燥后即可作为白炭黑进行销售。
3、将固液分离后得到的液体加入至中转槽中，然后沉淀24h，将沉淀后得到的上清液加入至精制釜中。
4、将质量分数为95％的八水氢氧化钡加入至该精制釜中，并不断进行搅拌以至该精制釜中的反应物反应完全。待反应完全后，对该精制釜中的混合液进行固液分离，固液分离后得到的固体为硫酸钡。该硫酸钡可以作为副产品进行销售。此外，将固液分离后得到的上层清液转移至一中转槽中，然后加入碳酸钾，待反应完全后，同样进行固液分离，沉淀24h后，将固液分离后得到的上层清液转移至一浓缩釜中。此时，转移至该浓缩釜中的混合液为氟化钾母液。
5、将浓缩后的氟化钾母液用氢氟酸调节ph值至7左右，然后将该氟化钾母液加入至待喷槽中，再由待喷槽打入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为无水氟化钾。
实施例二
1、将质量分数为20％的氟硅酸(其中该氟硅酸为无水氟化氢生产线上的副产物)加入至反应釜中，然后开动搅拌机进行搅拌作业。在搅拌均匀之后，向该反应釜中继续加入质量分数为48％的氟硅酸钾，继续进行搅拌直至反应釜中的混合溶液均匀为止。在本实施例中，该氟硅酸钾与氟硅酸之间的当量比为3:1。
2、向上述的反应釜中，匀速加入质量分数为48％的氢氧化钾溶液，继续搅拌直至反应充分，反应终点的ph值为8～8.5。该反应釜内的反应完全后，将该反应釜内的反应液进行固液分离，其中对所得到的固体进行打浆清洗处理得到高纯二氧化硅，该高纯二氧化硅经干燥后即可作为白炭黑进行销售。
3、将固液分离后得到的液体加入至中转槽中，然后沉淀24h，将沉淀后得到的上清液加入至精制釜中。
4、将质量分数为92％的八水氢氧化钡加入至该精制釜中，并不断进行搅拌以至该精制釜中的反应物反应完全。待反应完全后，对该精制釜中的混合液进行固液分离，固液分离后得到的固体为硫酸钡。该硫酸钡可以作为副产品进行销售。此外，将固液分离后得到的上层清液转移至一中转槽中，然后加入碳酸钾，待反应完全后，同样进行固液分离，沉淀24h后，将固液分离后得到的上层清液转移至一浓缩釜中。此时，转移至该浓缩釜中的混合液为氟化钾母液。
5、将浓缩后的氟化钾母液用氢氟酸调节ph值至7左右，然后将该氟化钾母液加入至待喷槽中，再由待喷槽打入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为无水氟化钾。
实施例三
1、将质量分数为25％的氟硅酸(其中该氟硅酸为无水氟化氢生产线上的副产物)加入至反应釜中，然后开动搅拌机进行搅拌作业。在搅拌均匀之后，向该反应釜中继续加入质量分数为48％的氟硅酸钾，继续进行搅拌直至反应釜中的混合溶液均匀为止。在本实施例中，该氟硅酸钾与氟硅酸之间的当量比为4:1。
2、向上述的反应釜中，匀速加入质量分数为48％的氢氧化钾溶液，继续搅拌直至反应充分，反应终点的ph值为8～8.5。该反应釜内的反应完全后，将该反应釜内的反应液进行固液分离，其中对所得到的固体进行打浆清洗处理得到高纯二氧化硅，该高纯二氧化硅经干燥后即可作为白炭黑进行销售。
3、将固液分离后得到的液体加入至中转槽中，然后沉淀24h，将沉淀后得到的上清液加入至精制釜中。
4、将质量分数为90％的八水氢氧化钡加入至该精制釜中，并不断进行搅拌以至该精制釜中的反应物反应完全。待反应完全后，对该精制釜中的混合液进行固液分离，固液分离后得到的固体为硫酸钡。该硫酸钡可以作为副产品进行销售。此外，将固液分离后得到的上层清液转移至一中转槽中，然后加入碳酸钾，待反应完全后，同样进行固液分离，沉淀24h后，将固液分离后得到的上层清液转移至一浓缩釜中。此时，转移至该浓缩釜中的混合液为氟化钾母液。
5、将浓缩后的氟化钾母液用氢氟酸调节ph值至7左右，然后将该氟化钾母液加入至待喷槽中，再由待喷槽打入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为无水氟化钾。
实施例四
1、将质量分数为36％的氟硅酸(其中该氟硅酸为无水氟化氢生产线上的副产物)加入至反应釜中，然后开动搅拌机进行搅拌作业。在搅拌均匀之后，向该反应釜中继续加入质量分数为48％的氟硅酸钾，继续进行搅拌直至反应釜中的混合溶液均匀为止。在本实施例中，该氟硅酸钾与氟硅酸之间的当量比为6:1。
2、向上述的反应釜中，匀速加入质量分数为48％的氢氧化钾溶液，继续搅拌直至反应充分，反应终点的ph值为8～8.5。该反应釜内的反应完全后，将该反应釜内的反应液进行固液分离，其中对所得到的固体进行打浆清洗处理得到高纯二氧化硅，该高纯二氧化硅经干燥后即可作为白炭黑进行销售。
3、将固液分离后得到的液体加入至中转槽中，然后沉淀24h，将沉淀后得到的上清液加入至精制釜中。
4、将质量分数为99％的八水氢氧化钡加入至该精制釜中，并不断进行搅拌以至该精制釜中的反应物反应完全。待反应完全后，对该精制釜中的混合液进行固液分离，固液分离后得到的固体为硫酸钡。该硫酸钡可以作为副产品进行销售。此外，将固液分离后得到的上层清液转移至一中转槽中，然后加入碳酸钾，待反应完全后，同样进行固液分离，沉淀24h后，将固液分离后得到的上层清液转移至一浓缩釜中。此时，转移至该浓缩釜中的混合液为氟化钾母液。
5、将浓缩后的氟化钾母液用氢氟酸调节ph值至7左右，然后将该氟化钾母液加入至待喷槽中，再由待喷槽打入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，成品即为无水氟化钾。
综上，利用上述实施例一至实施例四中的氟化钾的制备方法所制得到的高纯二氧化硅以及氟化钾的质量分别结果分别如下表一、表二所示。
表一:利用本发明的方法所生产的高纯二氧化硅的质量分析结果
表二：利用本发明的方法所生产的氟化钾产品质量分析结果
本发明提出的氟化钾的制备方法，在制备过程中，选用氟硅酸以及氟硅酸钾作为生产原料，加入过量的氢氧化钾生成二氧化硅后，此时氢氧化钾过量；然后加入过量的硫酸将溶液中的氢氧化钾反应完全后，此时硫酸钾过量；然后再加入过量的八水合氢氧化钡出去溶液中的硫酸钾，此时八水合氢氧化钡过量；最后再加入碳酸钾以消除过量的八水合氢氧化钡，然后再通入一定量的氢氟酸调节溶液ph后，对氟化钾母液进行喷雾干燥即得到无水氟化钾。本发明提出的氟化钾的制备方法，由于采用氟硅酸以及氟硅酸钾作为生产原料，代替了氟化氢作为生产原料，故而大大降低了原料成本以及加工成本，有利于大规模生产应用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。