一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，具体如下：在氟硅酸中加入硫酸钠溶液反应后过滤、洗涤、收集滤渣；将滤渣配制成溶液加热后，加入聚乙二醇得到溶液A；将氢氧化钠配制成溶液，加热后得到溶液B；将溶液B加入到溶液A中，反应后，静置固液分离；将得到的固相洗涤后焙烧、粉碎得到纳米二氧化硅；在液相中加入氟化钠溶液，搅拌升温后，加入氢氟酸溶液和氢氧化铝粉末，搅拌保温150-200min，静置、过滤并收集滤饼，将滤饼洗涤后干燥。本发明所述用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，原料价格低廉，节约成本的同时保护了环境，同时得到了高纯度的纳米二氧化硅。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冰晶石【技术领域】，尤其涉及一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化 硅的方法。 一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法
【背景技术】
[0002] 冰晶石又名六氟合铝酸钠或氟化铝钠，分为天然冰晶石和人造冰晶石，主要用作 铝电解的助熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂，玻璃遮光剂和金属熔剂，农作物的 杀虫剂等。目前，国内外常用萤石法及磷肥工业副产品法对其进行生产。萤石作为一种不 可再生的重要战略资源因其储存量有限，世界各国都加强了对萤石资源的保护和储备。利 用萤石与硫酸生产冰晶石原料价格高、成本高；生产过程中设备腐蚀严重，需要使用昂贵的 防腐材料，且产生的有害气体和污水对环境危害大。
[0003] 我国的磷矿分布广泛，每年消耗2000万吨以上用于生产湿法磷酸。磷矿中含有丰 富的氟资源，可代替部分萤石生产氟化物。目前，利用磷肥生产的副产物氟硅酸生产冰晶石 的过程中，一般采用氨水与氟硅酸钠进行反应，但是由于产品中会副产硫酸铵和氯化铵，随 母液排放后会污染环境，且联产的二氧化硅纯度不高。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，此方法中，原 料价格低廉，节约成本的同时保护了环境，同时得到了高纯度的纳米二氧化硅。
[0005] 本发明提出了一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，包括以下步 骤：
[0006] S1、以磷肥生产的副产物氟硅酸为原料，加入硫酸钠溶液，搅拌反应后，过滤，洗 涤，收集氟硅酸钠滤渣；
[0007] S2、将收集的氟硅酸钠滤渣配制成溶液，在搅拌状态下加热至40_45°C，加入聚乙 二醇得到溶液A ;将氢氧化钠配制成溶液，加热至70_80°C，得到溶液B ;将溶液B加入到溶 液A中，在50-70°C条件下搅拌反应50-60min，静置后固液分离，得到液相和固相；
[0008] S3、将S2中得到的固相洗涤后在705_750°C条件下焙烧1-1. 5h，降温后粉碎得到 纳米二氧化硅；
[0009] S4、将S2中得到的液相搅拌升温至50_65°C，然后加入氢氟酸溶液和氢氧化铝粉 末，搅拌保温150-200min，静置、过滤并收集滤饼，将滤饼洗涤后在100-115°C的温度下干 燥，得到冰晶石。
[0010] 优选地，在S1中，副产物氟硅酸中的氟硅酸与加入的硫酸钠溶液中硫酸钠的物质 的量之比为1:1.05-1.2。
[0011] 优选地，在S2中，将溶液B加入到溶液A中时，溶液A中氟硅酸钠的物质的量与溶 液B中氢氧化钠的物质的量之比为1:4. 01-4. 15。
[0012] 优选地，在S2中，溶液A中聚乙二醇的重量与氟硅酸钠的重量之比为1-3。
[0013] 优选地，在S3中，将S2中得到的固相洗涤后在720-735°C条件下焙烧1. 2-1. 4h， 降温后粉碎得到纳米二氧化硅。
[0014] 优选地，在S3中，将S2中得到的固相洗涤后在730°C条件下焙烧1. 3h，降温后粉 碎得到纳米二氧化硅。
[0015] 优选地，在S4中，在S2中得到的液相中加入氢氟酸溶液、氢氧化铝粉末的 过程中，氢氧化铝、液相中的氟化钠和氢氟酸溶液中的氢氟酸的物质的量之比为1 : 3-3. 1:3. 01-3. 1〇
[0016] 优选地，在S4中，将滤饼洗涤的过程中，洗涤至洗涤液呈中性。
[0017] 本发明所述用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法中，利用磷肥副产物氟 硅酸与硫酸钠反应后的产物氟硅酸钠与氢氧化钠生产制备冰晶石，在制备工艺中，氟硅酸 钠与氢氧化钠反应，生成氟化钠和二氧化硅；氟化钠与氢氧化铝和氢氟酸反应生成冰晶石； 二氧化硅焙烧得到纳米二氧化硅，由于加入了分散剂聚乙二醇，改善了产品在干燥和焙烧 过程中的团聚结块现象，得到的纳米二氧化硅粒径可控；聚乙二醇分散剂具有水溶性和高 温不稳定性，在洗涤和焙烧的过程中可去除，不影响产品的纯度。
[0018] 本发明所述用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，工艺简单、成本低、环 境污染少，冰晶石产品中杂质含量低，纳米二化硅产品纯度高、粒径小。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0020] 实施例1
[0021] 本发明所述用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，包括以下步骤：
[0022] S1、在浓度为20%的磷肥生产的副产物氟硅酸中，加入浓度为20%的硫酸钠溶 液，搅拌反应15min后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3次，收集氟硅酸钠滤渣；其中，副产物氟 硅酸中的氟硅酸与加入的硫酸钠溶液中的硫酸钠的物质的量之比为1:1. 05 ;
[0023] S2、将收集的氟硅酸钠滤渣配制成溶液，在搅拌状态下加热至40°C加入聚乙二醇 得到溶液A ;将氢氧化钠配制成溶液，加热至73°C，得到溶液B ;将溶液B以12ml/min的速 率滴加到溶液A中，在50°C条件下搅拌反应50min，静置10h后过滤，得到液相和固相；将溶 液B加入到溶液A中时，溶液A中氟硅酸钠的物质的量与溶液B中氢氧化钠的物质的量之 比为1:4. 01 ;溶液A中聚乙二醇重量为氟硅酸钠重量的2% ;
[0024] S3、将S2中得到的固相用蒸馏水洗涤4次后，用乙醇洗涤2次，再用蒸馏水洗涤3 次，然后在730°C条件下焙烧1. 3h，降温至室温后研磨粉碎得到纳米二氧化硅；
[0025] S4、将S2中得到的液相搅拌升温至50°C，利用50min加入氢氟酸溶液和氢氧化铝 粉末，搅拌保温150min，静置7h，过滤并收集滤饼，将滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性后 在107°C的温度下干燥，得到所述冰晶石；其中，氢氧化铝、液相中的氟化钠和氢氟酸溶液 中的氢氟酸的物质的量之比为1 :3:3. 01。
[0026] 实施例2
[0027] S1、在浓度为10%的磷肥生产的副产物氟硅酸中，加入浓度为16%的硫酸钠溶
【权利要求】
1. 一种用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 以磷肥生产的副产物氟硅酸为原料，加入硫酸钠溶液，搅拌反应后，过滤，洗涤，收 集氟硅酸钠滤渣； 52、 将收集的氟硅酸钠滤渣配制成溶液，在搅拌状态下加热至40-45°C，加入聚乙二醇 得到溶液A ;将氢氧化钠配制成溶液，加热至70-80°C，得到溶液B ;将溶液B加入到溶液A 中，在50-70°C条件下搅拌反应50-60min，静置后固液分离，得到液相和固相； 53、 将S2中得到的固相洗涤后在705-750°C条件下焙烧1-1. 5h，降温后粉碎得到纳米 二氧化硅； 54、 将S2中得到的液相搅拌升温至50-65°C，然后加入氢氟酸溶液和氢氧化铝粉末，搅 拌保温150-200min，静置、过滤并收集滤饼，将滤饼洗涤后在100-115°C的温度下干燥，得 到冰晶石。
2. 根据权利要求1所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，其特征在 于，在S1中，副产物氟硅酸中的氟硅酸与加入的硫酸钠溶液中硫酸钠的物质的量之比为 1:1. 05-1. 2〇
3. 根据权利要求1或2所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法，其特征 在于，在S2中，将溶液B加入到溶液A中时，溶液A中氟硅酸钠的物质的量与溶液B中氢氧 化钠的物质的量之比为1:4. 01-4. 15。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法， 其特征在于，在S2中，溶液A中聚乙二醇的重量与氟硅酸钠的重量之比为1-3。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法， 其特征在于，在S3中，将S2中得到的固相洗涤后在720-735°C条件下焙烧1. 2-1. 4h，降温 后粉碎得到纳米二氧化硅。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法， 其特征在于，在S3中，将S2中得到的固相洗涤后在730°C条件下焙烧1. 3h，降温后粉碎得 到纳米二氧化硅。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法， 其特征在于，在S4中，在S2中得到的液相中加入氢氟酸溶液、氢氧化铝粉末的过程中，氢氧 化铝、液相中的氟化钠和氢氟酸溶液中的氢氟酸的物质的量之比为1 :3-3. 1:3. 01-3. 1。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的用氟硅酸制备冰晶石联产纳米二氧化硅的方法， 其特征在于，在S4中，将滤饼洗涤的过程中，洗涤至洗涤液呈中性。
【文档编号】B82Y30/00GK104098119SQ201410390562
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月10日 优先权日:2014年8月10日
【发明者】陈喜 申请人:安徽锦洋氟化学有限公司