本发明涉及一种氟化钠晶体与二氧化硅的分离工艺，特别适合以磷肥副产物氟硅酸钠联产白炭黑。
背景技术
氟化钠为无色发亮晶体或白色粉末，微溶于醇，溶于水，水溶液呈碱性，能腐蚀玻璃。与氢氟酸反应生成氟氢化钠。氟化钠是一种重要的氟盐，主要用作农业杀菌剂、杀虫剂，木材防腐剂、水处理剂、轻金属氟盐电解助熔剂。核工业用作uf3吸附剂，以及用作制造其他氟化合物的原料，在搪瓷、医药、造纸等方面也有应用。氟硅酸钠的传统方法主要有中合法、熔浸取、离子交换法、氟硅酸钠法。氟化钠晶体与二氧化硅沉淀一般根据密度、粒度以及沉降速率的不同，采用沉降筛分分离，一般氟收率在88%以下。而且现有分离提纯技术，氟化钠产品容易夹带二氧化硅杂质（含量通常大于0.5%），白炭黑产品夹杂氟化钠杂质含量通常大于0.5%），从而影响产品的质量。
技术实现要素：
本发明目的在于，克服现有技术的缺陷，提供一种高效的氟化钠与二氧化硅的分离提纯工艺，提高氟化钠与白炭黑的收率与纯度，同时降低酸碱的用量，减少分离提纯过程产生的母液量。
本发明提供的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺的技术方案是：
一种氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，是以磷肥副产物氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑，其特征在于，所述的工艺包括以下步骤：
（1）复分解反应：氟硅酸钠与30%~50%碳酸钠溶液搅拌反应，制得氟化钠晶体、二氧化硅沉淀的溶液；
（2）初步分离：所述的氟化钠与二氧化硅混合溶液在分离洗涤器中沉降，然后抽除上清液，得到氟化钠与二氧化硅粗品。所述的氟化钠粗品夹带少量的二氧化硅，二氧化硅粗品夹杂少量的氟化钠；
（3）氟化钠粗品提纯：将氟化钠粗品分散于母液中，加入稍过量的氢氧化钠，使少量的二氧化硅杂质转换为可溶的硅酸钠，过滤洗涤干燥得到高纯的氟化钠产品；母液中含na2sio3和naoh，继续输送到二氧化硅纯化罐中；
（4）二氧化硅粗品提纯：在二氧化硅纯化罐中，将二氧化硅分散于母液中，加入稍过量的草酸铁（fe2(c2o4)3），将少量氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4，经过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑产品。
进一步的技术方案是：
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，步骤（4）加入稍过量的fe2(c2o4)3，通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4之后还包括以下步骤：加入适量的盐酸，同时加热至95~105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fecl3、co和co2气体，na2c2o4转化为nacl、co和co2气体，步骤（3）中母液中的na2sio3转化为二氧化硅，naoh被中和；经过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑产品；此时，母液中含有na3fef6、nacl和fecl3，进一步加入适量的氢氧化钠，将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf，fecl3转化为沉淀fe(oh)3和nacl，过量的盐酸被中和，将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，步骤（4）加入稍过量的fe2(c2o4)3，通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4之后还包括以下步骤：加入适量的硫酸，同时加热至95~105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fe2(so4)3、co和co2气体，na2c2o4转化为na2so4、co和co2气体，步骤（3）中母液中的na2sio3转化为二氧化硅，naoh被中和；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑产品；此时，母液中含有na3fef6、na2so4和fe2(so4)3，进一步加入适量的氢氧化钠，将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf，fe2(so4)3转化为沉淀fe(oh)3和na2so4，过量的硫酸被中和，将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，步骤（4）加入稍过量的fe2(c2o4)3，通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4之后还包括以下步骤：同时加入双氧水和盐酸，加热至95~105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fecl3和co2气体，na2c2o4转化为nacl和co2气体，步骤（3）中母液中的na2sio3转化为二氧化硅，naoh被中和；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑产品；此时，母液中含有na3fef6、nacl和fecl3，进一步加入适量的氢氧化钠，将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf，fecl3转化为沉淀fe(oh)3和nacl，过量的盐酸被中和，将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，步骤（4）加入稍过量的fe2(c2o4)3，通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4之后还包括以下步骤：同时加入双氧水和硫酸，同时加热至95~105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fe2(so4)3和co2气体，na2c2o4转化为na2so4和co2气体，步骤（3）中母液中的na2sio3转化为二氧化硅，naoh被中和；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑产品；此时，母液中含有na3fef6、na2so4和fe2(so4)3，进一步加入适量的氢氧化钠，将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf，fe2(so4)3转化为沉淀fe(oh)3和na2so4，过量的硫酸被中和，将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，其草酸铁与氟硅酸钠质量比为1：465~1：488，所述的步骤（4）中的氢氧化钠与草酸铁的质量比为1：1.56~1：1.82。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，其步骤（3）中加入的naoh固体与氟硅酸钠的质量比为1：44.4~1：47.6。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，其步骤（4）中的双氧水与硫酸或盐酸的体积比为1：0.75~1：1.5。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，其所述步骤（2）所述的氟化钠粗品夹带二氧化硅杂质含量0.5%~5.0%，二氧化硅粗品夹杂氟化钠杂质含量为0.5%~2.5%。
所述的氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，其氟化钠产品二氧化硅的含量为0.2%~0.3%，白炭黑产品中氟化钠杂质的含量为0.15~0.25%。
本发明有益效果显著：
本发明提供一种氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺，通过沉降分离得到氟化钠和二氧化硅粗品，氟化钠中二氧化硅杂质通过加入氢氧化钠提纯，二氧化硅中的氟化钠杂质通过加入稍过量的草酸铁除去，整个工艺无需加入大量的酸碱，分离提出过程不会产生大量的母液，且母液能循环利用。最终氟化钠和二氧化硅产品的收率和纯度显著提高。
附图说明
图1为氟化钠与二氧化硅分离提纯工艺的技术路线。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：一种氟化钠与二氧化硅的分离提纯工艺，是以磷肥副产物氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑，所述的工艺包括以下步骤：
（1）复分解反应：称量固体碳酸钠482g，加入母液1100g配制成30%的溶液，升温至85℃，按na2sif6：na2co3=1:1.05~1.1进行配料，缓慢加入固体氟硅酸钠400g，加料时间为30min，在90℃温度下继续反应1h，制得氟化钠晶体、二氧化硅沉淀的溶液；
（2）初步分离：所述的氟化钠与二氧化硅混合溶液在分离洗涤器中沉降，然后抽除上清液，得到529.6g氟化钠粗品与123.0g二氧化硅粗品。所述的氟化钠粗品夹带4.00g二氧化硅，二氧化硅粗品夹杂3.76g氟化钠；
（3）氟化钠粗品提纯：将上述529.6g氟化钠粗品（含sio24.00g，含量为0.7%）分散于母液中，加入8.40g氢氧化钠（即naoh固体与氟硅酸钠的质量比为1：47.6），使二氧化硅杂质转换为可溶的硅酸钠（2naoh+sio2=na2sio3+h2o），过滤、洗涤、干燥得到525g氟化钠，产率为98%，sio2杂质含量为0.2%。母液中含na2sio3和naoh，继续输送到二氧化硅纯化罐中；
（4）二氧化硅粗品提纯：在二氧化硅纯化罐中，将124g二氧化硅粗品（含naf3.76g，含量为3.0%）分散于母液中，加入0.82gfe2(c2o4)3（即草酸铁与氟硅酸钠的质量比为1：488），通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4（fe2(c2o4)3+12naf=2na3fef6+3na2c2o4）；加入1.5ml盐酸，同时加热至95~105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fecl3、co和co2气体（fe2(c2o4)3+6hcl=2fecl3+co↑+co2↑+3h2o），na2c2o4转化为nacl、co和co2气体（na2c2o4+2hcl=nacl+co↑+co2↑+h2o），步骤3中母液中的na2sio3转化为二氧化硅(na2sio3+2hcl=nacl+sio2+h2o)，naoh被中和（naoh+hcl=nacl+h2o）；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑126.8g，产率为99%，naf杂质含量为0.15%；此时，母液中含有na3fef6、nacl和fecl3，进一步加入0.45g氢氧化钠（即氢氧化钠与草酸铁的质量比为1：1.82），将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf（na3fef6+naoh=fe(oh)3↓+naf），fecl3转化为沉淀fe(oh)3和nacl（fecl3+3naoh=fe(oh)3↓+3nacl），过量的盐酸被中和（naoh+hcl=nacl+h2o），将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
实施例2：一种氟化钠与二氧化硅的分离提纯工艺，是以磷肥副产物氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑，所述的工艺包括以下步骤：
（1）复分解反应：称量固体碳酸钠482g，加入母液482g配制成50%的溶液，升温至95℃，按na2sif6：na2co3=1:1.05~1.1进行配料，缓慢加入固体氟硅酸钠400g，加料时间为30min，在90℃温度下继续反应1h，制得氟化钠晶体、二氧化硅沉淀的溶液；
（2）初步分离：所述的氟化钠与二氧化硅混合溶液在分离洗涤器中沉降，然后抽除上清液，得到529.6g氟化钠粗品与123.0g二氧化硅粗品。所述的氟化钠粗品夹带4.00g二氧化硅，二氧化硅粗品夹杂3.74g氟化钠；
（3）氟化钠粗品提纯：将上述529.6g氟化钠粗品（含sio24.00g，含量为0.7%）分散于母液中，加入9.0g氢氧化钠（即naoh固体与氟硅酸钠的质量比为1：44.4），使二氧化硅杂质转换为可溶的硅酸钠（2naoh+sio2=na2sio3+h2o），过滤、洗涤、干燥得到525g氟化钠，产率为98%，sio2杂质含量为0.3%。母液中含na2sio3和naoh，继续输送到二氧化硅纯化罐中；
（4）二氧化硅粗品提纯：在二氧化硅纯化罐中，将124g二氧化硅粗品（含naf3.75g，含量为3.0%）分散于母液中，加入0.86gfe2(c2o4)3（即草酸铁与氟硅酸钠的质量比为1：465），通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4（fe2(c2o4)3+12naf=2na3fef6+3na2c2o4）；加入1ml硫酸，同时加热至95℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fe2(so4)3、co和co2气体（fe2(c2o4)3+3h2so4=fe2(so4)3+co↑+co2↑+3h2o），na2c2o4转化为na2so4、co和co2气体（na2c2o4+h2so4=na2so4+co↑+co2↑+h2o），步骤3中母液中的na2sio3转化为二氧化硅（na2sio3+2hcl=nacl+sio2+h2o），naoh被中和（2naoh+h2so4=na2so4+2h2o）；经过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑126.2g，产率为99%，naf杂质含量为0.20%；此时，母液中含有na3fef6、na2so4和fe2(so4)3，进一步加入0.55g氢氧化钠（即氢氧化钠与草酸铁的质量比为1：1.56），将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf（na3fef6+naoh=fe(oh)3↓+naf），fe2(so4)3转化为沉淀fe(oh)3和na2so4（fe2(so4)3+6naoh=2fe(oh)3↓+3na2so4），过量的硫酸被中和（h2so4+2hcl=na2so4+2h2o），将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
实施例3：一种氟化钠与二氧化硅的分离提纯工艺，是以磷肥副产物氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑，所述的工艺包括以下步骤：
（1）复分解反应：称量固体碳酸钠482g，加入母液1100g配制成30%的溶液，升温至90℃，按na2sif6：na2co3=1:1.05~1.1进行配料，缓慢加入固体氟硅酸钠400g，加料时间为30min，在90℃温度下继续反应1.5h，制得氟化钠晶体、二氧化硅沉淀的溶液；
（2）初步分离：所述的氟化钠与二氧化硅混合溶液在分离洗涤器中沉降，然后抽除上清液，得到529.6g氟化钠粗品与123.0g二氧化硅粗品。所述的氟化钠粗品夹带4.00g二氧化硅，二氧化硅粗品夹杂3.76g氟化钠；
（3）氟化钠粗品提纯：将上述529.6g氟化钠粗品（含sio24.00g，含量为0.7%）分散于母液中，加入8.60g氢氧化钠（即naoh固体与氟硅酸钠的质量比为1：46.5），使二氧化硅杂质转换为可溶的硅酸钠（2naoh+sio2=na2sio3+h2o），过滤、洗涤、干燥得到525g氟化钠，产率为98%，sio2杂质含量为0.25%。母液中含na2sio3和naoh，继续输送到二氧化硅纯化罐中；
（4）二氧化硅粗品提纯：在二氧化硅纯化罐中，将124g二氧化硅粗品（含naf3.76g，含量为3.0%）分散于母液中，加入0.82gfe2(c2o4)3（即草酸铁与氟硅酸钠的质量比为1：488），通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4（fe2(c2o4)3+12naf=2na3fef6+3na2c2o4）；同时加入双氧水1ml和盐酸1-1.5ml，加热至105℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fecl3和co2气体（fe2(c2o4)3+6hcl+3h2o2=2fecl3+2co2↑+6h2o），na2c2o4转化为nacl和co2气体（na2c2o4+2hcl+h2o2=nacl+2co2↑+2h2o），加入双氧水的好处是无毒性尾气co产生，少量的co2可直接排放；步骤3中母液中的na2sio3转化为二氧化硅（na2sio3+2hcl=nacl+sio2+h2o），naoh被中和（naoh+hcl=nacl+h2o）；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑126.8g，产率为99%，naf杂质含量为0.25%；此时，母液中含有na3fef6、nacl和fecl3，进一步加入0.50g氢氧化钠（即氢氧化钠与草酸铁的质量比为1：1.64），将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf（na3fef6+naoh=fe(oh)3↓+naf），fecl3转化为沉淀fe(oh)3和nacl（fecl3+3naoh=fe(oh)3↓+3nacl），过量的盐酸被中和（naoh+hcl=nacl+h2o），将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
实施例4：一种氟化钠与二氧化硅的分离提纯工艺，是以磷肥副产物氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑，所述的工艺包括以下步骤：
（1）复分解反应：称量固体碳酸钠482g，加入母液482g配制成50%的溶液，升温至92℃，按na2sif6：na2co3=1:1.05~1.1进行配料，缓慢加入固体氟硅酸钠400g，加料时间为30min，在90℃温度下继续反应2h，制得氟化钠晶体、二氧化硅沉淀的溶液；
（2）初步分离：所述的氟化钠与二氧化硅混合溶液在分离洗涤器中沉降，然后抽除上清液，得到529.6g氟化钠粗品与123.0g二氧化硅粗品。所述的氟化钠粗品夹带4.00g二氧化硅，二氧化硅粗品夹杂3.74g氟化钠；
（3）氟化钠粗品提纯：将上述529.6g氟化钠粗品（含sio24.00g，含量为0.7%）分散于母液中，加入8.80g氢氧化钠（即naoh固体与氟硅酸钠的质量比为1：45.5），使二氧化硅杂质转换为可溶的硅酸钠（2naoh+sio2=na2sio3+h2o），过滤、洗涤、干燥得到525g氟化钠，产率为98%，sio2杂质含量为0.25%。母液中含na2sio3和naoh，输送到二氧化硅纯化罐中；
（4）二氧化硅粗品提纯：在二氧化硅纯化罐中，将124g二氧化硅粗品（含naf3.75g，含量为3.0%）分散于母液中，加入0.84gfe2(c2o4)3（即草酸铁与氟硅酸钠的质量比为1：476），通过络合反应将氟化钠杂质转化成可溶的络合物na3fef6和na2c2o4（fe2(c2o4)3+12naf=2na3fef6+3na2c2o4）；同时加入双氧水1ml，硫酸0.75~1ml，同时加热至95℃，反应剩余的fe2(c2o4)3受热分解转化为fe2(so4)3和co2气体（fe2(c2o4)3+3h2so4+3h2o2=fe2(so4)3+2co2↑+6h2o），na2c2o4转化为na2so4和co2气体（na2c2o4+h2so4+h2o2=na2so4+2co2↑+2h2o），加入双氧水的好处是无毒性尾气co产生，少量的co2可直接排放；步骤3中母液中的na2sio3转化为二氧化硅（na2sio3+2hcl=nacl+sio2+h2o），naoh被中和（2naoh+h2so4=na2so4+2h2o）；经过过滤、洗涤、干燥得到高纯的白炭黑126.2g，产率为99%，naf杂质含量为0.018%；此时，母液中含有na3fef6、na2so4和fe2(so4)3，进一步加入0.50g氢氧化钠（即氢氧化钠与草酸铁的质量比为1：1.68），将na3fef6转化为沉淀fe(oh)3和naf（na3fef6+naoh=fe(oh)3↓+naf），fe2(so4)3转化为沉淀fe(oh)3和na2so4（fe2(so4)3+6naoh=2fe(oh)3↓+3na2so4），过量的硫酸被中和（h2so4+2hcl=na2so4+2h2o），将fe(oh)3沉淀和过滤分离，所得的母液用于溶解碳酸钠固体。
需要强调的是，氟化钠粗品夹带二氧化硅杂质含量0.5%~5.0%，二氧化硅粗品夹杂氟化钠杂质含量为0.5%~2.5%均可采取该分离提纯工艺最终的氟化钠产品二氧化硅的含量为0.2%~0.3%，白炭黑产品中氟化钠杂质的含量为0.15~0.25%，且产品收率达到95%以上。除纯度外，其他技术指标白炭黑能达到橡胶工业使用要求（hg/t3061-2009），naf达到一级品标准（ys/t517-2009）。
需要说明的是，以上实施例的讨论仅为示例性的。在本发明的思路下，以上实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化，为了简明并未提供细节。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。