本发明属于磷化工生产资源回收利用领域，具体涉及一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法。
背景技术：
饲料级磷酸盐对氟指标的要求较高，因此，在生产饲料级磷酸盐时,使用的磷酸需在使用前进行脱氟处理。脱氟渣是对磷酸脱氟后产生的工业副产物，其主要成分为氟硅酸钠，还含有caso4和游离酸等杂质，干基脱氟渣中的氟硅酸钠含量小于85％，不能满足gb23936-2009国家标准对氟硅酸钠质量指标的要求，若不经提纯处理，利用存在较大局限性，造成氟硅酸钠的浪费。
氟硅酸钠用途广泛，主要用于建筑、建材行业、搪瓷助溶剂、玻璃乳白剂、木材防腐剂、工业洗涤剂等，另外氟硅酸钠在制药和饮用水领域也应用广泛。此外，氟硅酸钠也是二氧化硅、人造冰晶石、氟化钠、氟化铵的生产原料。
现有生产的氟硅酸钠主要来自磷化工企业，主要由湿法磷酸生产线尾气吸收产生的氟硅酸与钠盐反应后，经过滤、洗涤和干燥，得到氟硅酸钠产品。
专利cn104386711a对磷酸化学脱氟渣的利用有报道，该专利公开了一种采用脱氟渣与na2co3反应制备氟化钠的方法。这种方法虽然能利用脱氟渣，但氟化钠毒性大，安全生产控制条件要求高，并且副产物sio2中含大量的氟化钠，利用率不高。
现有利用脱氟渣的方法主要是采用硫酸分解或加热分解含氟废渣，制备含氟气体，气体吸收制取氟硅酸后用于制备氟硅酸钠，但这些方法流程长，设备要求耐腐蚀性强，生产成本高，难以大规模工业化推广。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：现有利用方法流程长、设备要求高、生产成本高等问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法。该方法包括如下步骤：
a、向脱氟渣中加入氟硅酸，加热进行反应；
b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离，得到稠厚分离上层液和稠浆；
c、对步骤b所得的稠浆进行过滤，得到滤液和滤饼，滤饼经洗涤、烘干和筛分，得到氟硅酸钠。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤a中所述脱氟渣为磷酸化学脱氟副产物，氟硅酸钠含量＜85％。
进一步的，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤a中所述脱氟渣中还含有caso4和磷酸。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤a中所述加入的氟硅酸与脱氟渣重量比为3～5﹕1。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤a中所述反应温度为70～90℃，反应时间为30～60min。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中所述过滤采用压滤或离心中的任意一种，过滤后滤饼含液量小于30％。
进一步的，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中所述压滤时压力为0.02～0.07mpa，压滤温度40～80℃。
进一步的，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中所述离心时转速为3000～8000r/min，离心温度40～80℃。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合，冷却至10～60℃，过滤取上清液返回步骤a使用。
优选的，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合，冷却至15～20℃，过滤取上清液返回步骤a使用。
其中，上述脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法中，步骤c中所述洗涤为采用工业水洗涤1～3次，所述烘干为80～100℃下烘干至水分＜0.3％，所述筛分是指过250um筛孔的筛。
本发明的有益效果为：本发明利用不同温度下，硫酸钙在氟硅酸中的溶解度不同的原则，先将脱氟渣中的硫酸钙溶解于氟硅酸中，使得脱氟渣得以纯化，再通过降低温度分离出氟硅酸中的杂质，使得氟硅酸循环使用。本发明提供一种纯化处理脱氟渣的方法，有效利用脱氟渣制备氟硅酸钠，操作简单，流程短，能耗低，无废液、废气和废渣产生，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种脱氟渣提纯制备氟硅酸钠的方法，包括以下步骤：
a、向脱氟渣中加入氟硅酸，加热进行反应；
b、将步骤a中反应所得的料浆进行稠厚分离，得到稠厚分离上层液和稠浆；
c、对步骤b所得的稠浆进行过滤，得到滤液和滤饼，滤饼经洗涤、烘干和筛分，得到氟硅酸钠。
发明人经过试验发现，氟硅酸与脱氟渣中的caso4在不同温度下有不同的溶解度。如下表1所示。
表1不同温度下氟硅酸与脱氟渣中的caso4溶解情况
根据脱氟渣中的caso4在氟硅酸中的溶解度不同，发明人特别设计了反应温度和时间，使得脱氟渣中的caso4完全溶解于氟硅酸中。本发明采用间歇单槽反应釜进行反应，初始投料往反应釜内投入氟硅酸，氟硅酸的投入量为脱氟渣重量的3～5倍，脱氟渣含量过高时，不能有效的溶解其中的caso4，提纯效果不好；脱氟渣含量过低时，反应能耗增加，生产成本提高。
氟硅酸与脱氟渣混合后，加热至70～90℃条件下反应30～60min，使脱氟渣中的caso4以ca、so4的形式溶解于氟硅酸中，再进行稠厚分离，降低温度后使ca、so4以casif6、caso4的形式析出，过滤分离，冷却液作为载体，循环用于脱氟渣提纯，节约氟硅酸消耗。
稠厚分离后，采用压滤或离心方式分离底部稠浆，将其过滤至滤饼含液量小于30％即可。压滤时压力为0.02～0.07mpa，压滤温度40～80℃，离心时转速为3000～8000r/min，离心温度40～80℃。为了使过滤效果更好，优选离心的方式。
在实际生产中，为了节省氟硅酸的用量，节约生产成本，步骤c中过滤后的滤液与步骤b中的稠厚分离上层液混合，冷却至10～60℃，过滤取上清液返回步骤a继续使用。
经步骤a～d中提及的脱氟渣提纯制备氟硅酸钠方法，制备的氟硅酸钠产品指标满足gb23936-2009优等品要求。
下面通过实施例对本发明方法做进一步的说明，但并不因此将本发明保护范围限定在实施例之中。
实施例1用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下：
a、反应槽内加入氟硅酸，氟硅酸浓度14.5％，氟硅酸加入量7.8t。搅拌条件下，加入脱氟渣2.8t，料浆温度75～80℃，反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离，稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度；控制出口流量，得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆，滤饼清水洗涤，氟硅酸钠半成品经烘干、筛分，制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后，0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水，回收p2o5；剩余混合液温度降低至20℃，分离氟硅酸钙、硫酸钙；冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例2用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下：
a、反应槽内加入冷却过滤液，冷却过滤液氟浓度11.68％，补加浓度14.5％的氟硅酸2t，搅拌条件下，加入脱氟渣2.6t，料浆温度80～85℃，反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离，稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度；控制出口流量，得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆，滤饼清水洗涤，氟硅酸钠半成品经烘干、筛分，制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后，0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水，回收p2o5；剩余混合液温度降低至20℃，分离氟硅酸钙、硫酸钙；冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例3用本发明方法提纯脱氟渣制备氟硅酸钠
具体的操作步骤如下：
a、反应槽内加入冷却过滤液，冷却过滤液氟浓度11.46％，搅拌条件下，加入脱氟渣3t，料浆温度80～85℃，反应时间30分钟。
b、反应料浆稠厚分离，稠厚分离器进口流量大于不溶物下沉速度；控制出口流量，得到具备流动性的氟硅酸钠稠浆。
c、离心分离氟硅酸钠稠浆，滤饼清水洗涤，氟硅酸钠半成品经烘干、筛分，制备氟硅酸钠产品。
d、离心分离和稠厚分离上层液混合后，0.6t用于磷酸脱氟时的稀释水，回收p2o5；剩余混合液温度降低至20℃，分离氟硅酸钙、硫酸钙；冷却过滤液返回到步骤a中循环使用。
实施例1至实施例3，冷却液循环使用32次，生产1吨氟硅酸钠的消耗为：氟硅酸0.16吨、湿基脱氟渣1.52吨，氟总收率95.52％、回收脱氟渣中p2o5合计2.17t。
对比例不采用本发明方法制备氟硅酸钠
硫酸钠与氟硅酸计量摩尔比1.05﹕1，配制成温度45℃，浓度32％的硫酸钠溶液。
1000g浓度15.15％的氟硅酸温度升高至85～90℃，加入490g浓度32％的硫酸钠溶液。加入时间1h，反应时间30min。
分级沉降分离反应料浆，稠浆过滤、洗涤、烘干制备氟硅酸钠产品。
对比例中，氟收率74.6％，生产一吨氟硅酸钠，需耗用1吨氟硅酸，产生0.5t浓度11％的稀硫酸需处理。多级沉降分离，产品中的sio2沉降不完全，产品水不溶物0.52％。
对实施例和对比例制备得到的氟硅酸钠进行性能测定，测定方法采用gb23936-2009中的方法进行，测定结果如下表2所示。
表2实施例和对比例中得到的产品质量指标测定值
通过对比例和实施例可知：实施例中，行业内首次采用氟硅酸和脱氟渣为原料，采用化学方法使脱氟渣中硫酸钙、氟硅酸钠有效分离；反应过滤液，制冷后循环利用，有效降低氟硅酸消耗；过程中不需引入硫酸钠、氯化钠等原料；以氟硅酸和脱氟渣为原料，一次沉降分离，可稳定得到各项指标优于gb23936-2009质量标准优等品指标。与对比例比较，原料消耗低、流程短、产品质量温度，不产生后续废液、废渣处理成本，是一种清洁能源生产技术。