本发明属于氟硅酸镁领域，尤其涉及一种氟硅酸镁的制备方法。
背景技术：
氟硅酸镁是一种无色或白色菱形或针状结晶，无味，相对密度1.788，受热时容易水解产生四氟化硅气体，易溶于水，常温常压下溶解度648克/10克水，常作为混凝土增强剂、混凝土缓硬剂、橡胶胶乳凝固剂、防腐剂和纺织品防蛀剂使用。
目前，工业上主要采用菱苦土中和法生产氟硅酸镁，但现有菱苦土中和法生产工艺存在着氟硅酸镁制品的收率低的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氟硅酸镁的制备方法，采用本发明提供的方法制备氟硅酸镁时的收率较高。
本发明提供了一种氟硅酸镁的制备方法，包括以下步骤：
a)、氟硅酸和氧化镁在水中进行反应，待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液；
b)、所述反应液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的15～40％，得到第一结晶产物和浓缩液；
c)、所述浓缩液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的30～50％后，冷却结晶，得到第二结晶产物；
d)、所述第一结晶产物和第二结晶产物进行干燥，得到氟硅酸镁。
优选的，所述氟硅酸与氧化镁的摩尔比为(0.5～1.5)：1。
优选的，步骤b)中，所述反应液在进行浓缩之前，先除去所述反应液中的沉淀。
优选的，步骤d)中，所述干燥的温度为55～70℃。
优选的，步骤d)中，所述干燥的时间为10～15min。
优选的，所述步骤a)具体为：
氟硅酸和水的混合物和氧化镁原料进行反应，待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液。
优选的，所述氟硅酸和水的混合物中氟硅酸的含量为15～30wt％。
优选的，所述氧化镁原料为菱苦土。
优选的，所述菱苦土中氧化镁的含量为70～90wt％。
与现有技术相比，本发明提供了一种氟硅酸镁的制备方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、氟硅酸和氧化镁在水中进行反应，待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液；b)、所述反应液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的15～40％，得到第一结晶产物和浓缩液；c)、所述浓缩液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的30～50％后，冷却结晶，得到第二结晶产物；d)、所述第一结晶产物和第二结晶产物进行干燥，得到氟硅酸镁。本发明通过控制氟硅酸和氧化镁反应的终点ph值和采用两步浓缩结晶，有效抑制了氟硅酸镁在制备过程中的水解，从而提高了最终制得的氟硅酸镁制品的收率。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备纯度大于95％的氟化铝制品时，其收率大于59％。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种氟硅酸镁的制备方法，包括以下步骤：
a)、氟硅酸和氧化镁在水中进行反应，待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液；
b)、所述反应液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的15～40％，得到第一结晶产物和浓缩液；
c)、所述浓缩液在100～120℃下浓缩至质量变为原来的30～50％后，冷却结晶，得到第二结晶产物；
d)、所述第一结晶产物和第二结晶产物进行干燥，得到氟硅酸镁。
在本发明中，首先将氟硅酸和氧化镁在水中进行反应。其中，所述氟硅酸和氧化镁的摩尔比优选为(0.5～1.5)：1，更优选为(0.66～1.43)：1，最优选为1：1；所述反应的温度优选为室温。待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液。
在本发明提供的一个实施例中，所述反应液按照以下方式制备：
氟硅酸和水的混合物和氧化镁原料进行反应，待反应体系的ph变为3～4后停止反应，得到反应液。
在本发明上述实施例提供的制备方法中，所述氟硅酸和水的混合物中的氟硅酸含量优选为15～30wt％，更优选为20～25wt％；所述氧化镁原料优选为菱苦土；所述菱苦土中的氧化镁含量优选为70～90wt％，更优选为80～85wt％；所述氟硅酸和菱苦土中氧化镁的摩尔比优选为(0.5～1.5)：1，更优选为(0.66～1.43)：1，最优选为1：1；所述反应的温度优选为室温。
得到所述反应液后，在100～120℃条件下将所述反应液浓缩至质量变为原来的15～40％。浓缩过程中氟硅酸镁晶体不断从反应液中析出，浓缩结束后，固液分离，得到第一结晶产物和浓缩液。其中，所述第一结晶产物为氟硅酸镁晶体。在本发明中，所述浓缩的温度为100～120℃，优选为105～110℃；所述浓缩后反应液的质量变为原来的15～40％，优选变为原来的20～40％。在本发明提供的一个实施例中，所述浓缩后反应液的质量变为原来的20～30％；在本发明提供的另一个实施例中，所述浓缩后反应液的质量变为原来的35～40％。在本发明中，为减少第一结晶产物和浓缩液中的杂质含量，所述反应液在进行浓缩之前，优选先除去所述反应液中的沉淀。在本发明中，除去所述反应液中的沉淀的具体方式为：对所述反应液进行过滤后，除去滤渣。
得到浓缩液后，在100～120℃条件下将所述浓缩液浓缩至质量变为原来的30～50％，之后冷却结晶。冷却结晶中氟硅酸镁晶体不断析出，浓缩结束后，固液分离，得到第二结晶产物，所述第二结晶产物同样也是氟硅酸镁晶体。在本发明中，所述浓缩的温度为100～120℃，优选为105～110℃；所述浓缩后浓缩液的质量变为原来的30～50％，优选变为原来的38～50％。在本发明提供的 一个实施例中，所述浓缩后浓缩液的质量变为原来的38～40％；在本发明提供的另一个实施例中，所述浓缩后浓缩液的质量变为原来的45～50％。
得到第一结晶产物和第二结晶产物后，对所述第一结晶产物和第二结晶产物进行干燥。所述干燥的温度优选为55～70℃，更优选为60～65℃；所述干燥的时间优选为10～15min；所述干燥的使用的设备有为红外线干燥器。干燥结束后，得到氟硅酸镁制品。
本发明通过控制氟硅酸和氧化镁反应的终点ph值和采用两步浓缩结晶，有效抑制了氟硅酸镁在制备过程中的水解，从而提高了最终制得的氟硅酸镁制品的收率。在本发明提供的优选实施方式中，通过控制氟硅酸和氧化镁在水中的投加量，降低了氟硅酸和氧化镁反应生成的氟硅酸镁在反应液中的水解程度，从而进一步提高最终制得的氟硅酸镁制品的收率。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备纯度大于95％的氟化铝制品时，其收率大于59％。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
将700g20.58wt％的氟硅酸溶液与50g菱苦土(氧化镁含量80.01wt％)加入塑料烧杯中用塑料棒搅拌使得反应均匀，至ph值＝3～4后，停止反应，得到反应液；反应液进行过滤，过滤得到的滤液在105℃下分两步蒸发浓缩，第一步滤液浓缩至20～30wt％，趁热过滤，得到滤料和滤液；所述滤液再进行第二步蒸发浓缩到38～40wt％后，放入结晶器冷却结晶，之后离心分离得到结晶；将所述结晶与上述滤料合并，然后用实验室远红外线干燥器在60～65℃下进行干燥10～15min，经干燥后称量得到108g成品。
采用红外光谱仪对所述成品进行分析，并将得到的光谱图与氟硅酸镁标准样品的红外光谱图进行比较，谱图曲线一致，说明本发明制得的成品为氟硅酸镁。
将制得的成品在120℃下进行汽化，得到3g残渣，从而计算出成品中氟硅酸镁含量为105g，进而计算出成品中氟硅酸镁含量为97.2％。
对成品收率进行计算，结果为：108/166×100％＝65.1％。
实施例2
将700g20.58wt％的氟硅酸溶液与75g菱苦土(氧化镁含量80.01wt％)加入塑料烧杯中用塑料棒搅拌使得反应均匀，至ph值＝3～4后，停止反应， 得到反应液；反应液进行过滤，过滤得到的滤液在105℃下分两步蒸发浓缩，第一步滤液浓缩至20～30wt％，趁热过滤，得到滤料和滤液；所述滤液再进行第二步蒸发浓缩到38～40wt％后，放入结晶器冷却结晶，之后离心分离得到结晶；将所述结晶与上述滤料合并，然后用实验室远红外线干燥器在60～65℃下进行干燥10～15分钟经干燥后称量得到110.3g成品。
将制得的成品在120℃下进行汽化，得到5.2g残渣，从而计算出成品中氟硅酸镁含量为105.1g，进而计算出成品中氟硅酸镁含量为95.3％。
对成品收率进行计算，结果为：110.3/166×100％＝66.45％。
实施例3
将1000g20.58wt％的氟硅酸溶液与50g菱苦土(氧化镁含量80.01wt％)加入塑料烧杯中用塑料棒搅拌使得反应均匀，至ph值＝2～2.5后，停止反应，得到反应液；反应液进行过滤，过滤得到的滤液在105℃下分两步蒸发浓缩，第一步滤液浓缩至20～30wt％，趁热过滤，得到滤料和滤液；所述滤液再进行第二步蒸发浓缩到38～40wt％后，放入结晶器冷却结晶，之后离心分离得到结晶；将所述结晶与上述滤料合并，然后用实验室远红外线干燥器在60～65℃下进行干燥10～15分钟经干燥后称量得到105.9g成品。
将制得的成品在120℃下进行汽化，得到3.5g残渣，从而计算出成品中氟硅酸镁含量为102.4g，进而计算出成品中氟硅酸镁含量为96.7％。
对成品收率进行计算，结果为：105.9/166×100％＝63.8％。
实施例4
将700g20.58wt％的氟硅酸溶液与50g菱苦土(氧化镁含量80.01wt％)加入塑料烧杯中用塑料棒搅拌使得反应均匀，至ph值＝3～4后，停止反应，得到反应液；反应液进行过滤，过滤得到的滤液在105℃下分两步蒸发浓缩，第一步滤液浓缩至35～40wt％，趁热过滤，得到滤料和滤液；所述滤液再进行第二步蒸发浓缩到45～50wt％后，放入结晶器冷却结晶，之后离心分离得到结晶；将所述结晶与上述滤料合并，然后用实验室远红外线干燥器在60～65℃下进行干燥10～15分钟经干燥后称量得到98.2g成品。
将制得的成品在120℃下进行汽化，得到2.2g残渣，从而计算出成品中氟硅酸镁含量为96g，进而计算出成品中氟硅酸镁含量为97.8％。
对成品收率进行计算，结果为：98.2/166×100％＝59.1％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。