利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备氟硅酸钠的方法，具体的说，涉及了利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法。
【背景技术】
[0002]我国的钾长石矿储量极其丰富，主要分布在云南、贵州、四川等省份，钾长石中含有丰富的钾、铝、硅等成分，而常温下只有HF能打破钾长石的晶格，所以钾长石分解工艺中通常采用含氟的助剂来分解钾长石，过程往往会产生氟硅酸等酸性溶液。而在我国，因为氟资源属于国家战略储备资源，国家对氟资源的开发也实行了定额配给措施。而且，对于利用钾长石资源进行生产的厂家，也必须回收氟实现循环利用才能降低企业生产成本，减少氟资源的浪费。
[0003]氟硅酸钠是建筑、建材工业用量最大的氟硅酸盐品种，被广泛当作助凝剂、助溶剂和添加剂使用。传统制备氟硅酸钠的工艺方法通常是利用碳酸钠中和氟硅酸的方法制得所述氟硅酸钠，工艺复杂、原材料利用率不高。
【发明内容】
[0004]本发明所采用的技术方案是:利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，具体包括以下步骤:
步骤一、依次将钾长石、萤石、浓硫酸加入到反应器中，在温度为200°C?300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其反应原理为:
CaF2 + H2SO4 = 2HFT + CaS04，
2K[AlSi308] + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4+ I6H2O，
其中，钾长石、萤石、浓硫酸的质量比为1:3?3.5:3.5?4，浓硫酸按质量分数为98%的浓硫酸计算；
步骤二、将所述气体在负压条件下采用体积比为1:3?5的工业乙醇和水的混合溶液进行吸收水解，控制水解温度在5°C?10°C，水解结束后经陈化、过滤得到滤液和沉淀产物，其反应原理主要为:
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I ；
步骤三、在温度为5°C?10°C条件下，向所述步骤二过滤后的所述滤液中加入质量分数为20%?35%氯化钠进行反应，控制反应溶液的pH = 4?5，反应结束后经陈化、过滤、烘干得到氟硅酸钠，其反应原理主要为:
H2SiF6 + 2 NaCl = Na2SiF6 丄 + 2 HC1。
[0005]基于上述，在温度为90°C?110°C条件下，采用质量分数为8%?10%的硫酸溶液对所述步骤一中的所述固体残渣进行浸取，浸取后的浆液经过滤后得到浸取过滤液，向所述浸取过滤液加入晶种搅拌溶解，缓慢降至室温进行陈化，生成硫酸钙晶须，经过滤、干燥制得硫酸1丐晶须副广品。
[0006]基于上述，所述步骤二中得到的所述沉淀产物经洗涤、烘干后制得白炭黑副产品。
[0007]本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明针对钾长石含有的硅元素属于难溶性钾资源的问题，提出一种用含氟助剂分解钾长石，将反应后的气体经无水乙醇和水吸收后生成氟硅酸，然后采用氯化钠与氟硅酸进行反应，进而生成氟硅酸钠成品。本发明提供了一种新的制取氟硅酸钠的思路，解决了我国利用钾长分解过程中的氟资源回收的问题，生产过程无三废产生，能耗低、产出高、回收率高，实现了生产连续化。
【具体实施方式】
[0008]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0009]实施例1
本实施例提供利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，具体步骤包括:步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在温度为200°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其反应原理为:
CaF2 + H2SO4 = 2HFT + CaS04,
2K[AlSi308] + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4+ I6H2O，
其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3.5:4，浓硫酸按质量分数为98%的浓硫酸计算；
步骤二、在温度为10°c和负压条件下，采用体积比为1:5的工业乙醇和水的混合溶液对所述气体进行吸收水解，水解结束后经陈化、过滤得到滤液和沉淀产物，其反应原理主要为:
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I ；
步骤三、在温度为10°C条件下，向所述步骤二中过滤后的所述滤液中加入质量分数为20%的氯化钠进行反应，控制反应溶液的pH = 5，反应结束后经陈化、过滤、烘干得到氟硅酸钠，其反应原理主要为:
H2SiF6 + 2 NaCl = Na2SiF6 丄 + 2 HC1。
[0010]实施例2
本实施例提供利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，具体步骤与实施例1中大致相同，不同之处在于:
步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在温度为250°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其反应原理为，
CaF2 + H2SO4 = 2HFT + CaS04,
2K[AlSi308] + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4+ I6H2O，
其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3.3:4，浓硫酸按质量分数为98%的浓硫酸计算。所述固体残渣在110°C下，采用质量分数为10%的硫酸溶液浸取，浸取后的浆液经过滤后得到过滤液，向所述过滤液加入晶种搅拌溶解，缓慢降至室温进行陈化，生成硫酸钙晶须，经过滤、干燥制得硫酸钙晶须；
步骤二、在温度为5°C和负压条件下，采用体积比为1:4的工业乙醇和水的混合溶液对所述步骤一生成的所述气体进行吸收水解，水解结束后经陈化、过滤得到滤液和沉淀产物，所述沉淀产物经洗涤、烘干后制得白炭黑副产品，其反应原理主要为:
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I 。
[0011]实施例3
本实施例提供利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，具体步骤与实施例1中大致相同，不同之处在于:本实施例的所述步骤一中钾长石、萤石、浓硫酸的质量比为1:3:3.5;所述步骤二中的吸收液采用体积比为1:3的工业乙醇和水混合溶液，并控制水解温度为10°C。
[0012]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1.利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，具体包括以下步骤: 步骤一、依次将钾长石、萤石、浓硫酸加入到反应器中，在温度为200°C?300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其中，钾长石、萤石、浓硫酸的质量比为1:3?3.5:3.5?4 ； 步骤二、将所述气体在负压条件下采用体积比为1:3?5的工业乙醇和水的混合溶液进行吸收水解，控制水解温度为5°C?10°C，水解结束后经陈化、过滤得到滤液和沉淀产物；步骤三、在温度为5°C?10°C条件下，向所述步骤二过滤后的所述滤液中加入质量分数为20%?35%氯化钠水溶液进行反应，反应结束后经陈化、过滤、烘干得到氟硅酸钠。2.根据权利要求1所述的利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，其特征在于，它还包括在温度为90°C?110°C条件下，采用质量分数为8 %?10 %的硫酸溶液对所述步骤一中的所述固体残渣进行浸取，浸取后的浆液经过滤后得到浸取过滤液，向所述浸取过滤液加入晶种搅拌溶解，缓慢降至室温进行陈化，生成硫酸钙晶须，经过滤、干燥制得硫酸钙晶须副产品。3.根据权利要求1所述的利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，其特征在于，所述步骤二中得到的所述沉淀产物经洗涤、烘干后制得白炭黑副产品。
【专利摘要】本发明涉及利用钾长石分解气体吸收液制备氟硅酸钠的方法，包括利用钾长石、萤石、浓硫酸为原料制取氟化硅气体，然后将氟化硅气体进行水解吸收制得氟硅酸，并采用沉淀法使氟硅酸与氯化钠反应生成氟硅酸钠成品。本发明提供了一种制备氟硅酸钠的新工艺，提高了钾长石资源的利用率，且制备工艺简单。
【IPC分类】C01B33/10
【公开号】CN105439150
【申请号】CN201510851097
【发明人】肖建军, 许道立, 刘改正, 张国峰
【申请人】洛阳绿仁环保设备有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月30日