专利名称：一种制备高纯氟硅酸铵的方法
技术领域：
本发明涉及含氟化合物，具体而言涉及氟硅酸，特别涉及氟硅酸铵的制备方法。
背景技术：
众所周知，在磷化工行业生产加工过程中会产生大量的含氟气体，以四氟化硅、氟化氢等形式存在，这些物质如不加以回收利用，会导致严重的环境污染，而且造成氟资源的浪费。研究表明，磷矿石中虽然含氟量较低，但是总量巨大，是重要的氟资源。目前以磷矿石为原料生产湿法磷酸磷肥时产生的含氟气体，大部分经水吸收处理后得到氟硅酸。回收利用这部分氟硅酸，不仅有利于治理氟污染，而且有利于萤石资源的保护，更有利于氟资源的有效利用。已有的方法是将氟硅酸与纯碱反应加工成氟硅酸钠出售，但其售价较低，市场容量有限，不利于企业效益的最大化和对宝贵氟资源的高效利用。理想的方法是将氟硅元素转化为经济价值较高的氟硅产品，如氟化氢、氟硅酸铵、白炭黑或硅酸盐等，提高利用水平。
中国专利数据库中涉及氟硅酸铵生产的技术方案仅有CN 101850978 A号《利用磷肥副产含氟废气生产氟硅酸铵的方法》，该方法公开了用22%的氟硅酸铵结晶母液间接的吸收含氟气体，得到的含氟富液再经过氨中和得到低浓度的氟硅酸铵吸收液，过滤后液体再经过冷却结晶生产氟硅酸铵。该工艺存在以下缺点(1)由于吸收液选用氟硅酸铵结晶液体，当吸收液达到一定浓度时，就需从系统中排出进行下一步冷却结晶工序，过程连续难度大；(2)由于含氟气体在吸收过程中，会不可避免的产生大量二氧化硅，由于其过滤困难，会大量掺杂在氟硅酸铵产品中，严重影响氟硅酸铵产品质量；(3)过程耗能大，由于氟硅酸铵吸收液反应饱和时温度可达80°C以上，将其冷却至30°C以下进行结晶析出会耗费大量能量，从而增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备高纯氟硅酸铵的方法，以克服现有技术存在的缺点，实现连续生产高纯氟硅酸铵产品，提高氟硅酸的利用水平。发明人通过大量的探索性试验、对比试验、条件试验以及工业化验证试验，从而完成了本发明，实现了发明目的。提供的制备高纯氟硅酸铵的方法包括以下步骤
(1)将浓度为不小于10%氟硅酸与液氨送入反应槽中进行中和反应，当反应体系pH值达到3 5时，反应即达终点；
反应方程式如下
H2SiF6+2NH3= (NH4) 2SiF6+Q
⑵将反应液泵入低温闪蒸浓缩系统进行真空状态下的低温闪蒸，除去氟硅酸铵中和液中大量水份，浓缩至饱和状态下析出晶体；闪蒸时产生的水蒸气经过除沫排入大气；所述低温闪蒸浓缩系统由闪蒸室、沉降槽、轴流泵、石墨换热器组成，各设备通过管道连接；
(3)闪蒸后的溶液进入沉降槽，含氟硅酸铵晶体的物料从沉降槽底部放出；
(4)放出的物料经过滤后即得到产品纯度达90%以上的高纯氟硅酸铵产品，滤液返回中和反应的反应槽回收。上述方法的第一步中，所述中和反应的反应温度30°C 100°C，反应时间为2 30min ;所述氨的纯度大于99. 9%。上述方法的第二步中，所述低温闪蒸的真空度为80kPa，温度为70°C。上述方法的第四步中，所述过滤的设备是真空带式过滤机。本发明方法可以生产纯度在90%以上的氟硅酸铵产品，过程能耗低，操作安全可靠，易于实现连续生产，并已经过工业化实验的验证；氟硅酸铵晶体既可以作为产品出售，又可以用于生产氟化铵、氟化氢铵等的中间产品。适用于大型磷肥企业氟资源的综合利用。
图I为本发明方法的流程示意图。图中1为中和反应槽，2为闪蒸室，3为沉降槽，4为轴流泵，5为石墨换热器，6为中和液泵。
具体实施方式
实施例贵州开磷集团有限责任公司1000t/a无水氢氟酸工业化示范装置采用本方法生产中间产物氟硅酸铵。原料氟硅酸铵浓度为12%，液氨中氨含量大于99. 9%，送入反应槽中进行中和反应，反应温度30°C 100°C，反应时间为2 30min，当反应体系pH值达到3 5时，反应即达终点；将反应液泵入低温闪蒸浓缩系统，真空度为80kPa、温度为70°C下闪蒸，除去水份，浓缩至饱和状态下析出晶体；闪蒸后的溶液进入沉降槽，含氟硅酸铵晶体的物料从沉降槽底部放出，经过滤后即得到产品纯度92%的高纯氟硅酸铵产品。自建成以来，经过反复试验摸索，装置连续稳定运行，能耗指标低。
权利要求
1.一种制备高纯氟硅酸铵的方法，其特征包括以下步骤 (1)将浓度为不小于10%氟硅酸与液氨送入反应槽中进行中和反应，当反应体系pH值达到3 5时，反应即达终点； ⑵将反应液泵入低温闪蒸浓缩系统进行真空状态下的低温闪蒸，除去氟硅酸铵中和液中大量水份，浓缩至饱和状态下析出晶体；闪蒸时产生的水蒸气经过除沫排入大气；所述低温闪蒸浓缩系统由闪蒸室、沉降槽、轴流泵、石墨换热器组成，各设备通过管道连接； (3)闪蒸后的溶液进入沉降槽，含氟硅酸铵晶体的物料从沉降槽底部放出； (4)放出的物料经过滤后即得到产品纯度达90%以上的高纯氟硅酸铵产品，滤液返回中和反应的反应槽回收。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于第一步中所述中和反应的反应温度30°C 100°C，反应时间2 30min ;所述氨的纯度大于99. 9%。
3.如权利要求I或2之一所述的方法，其特征在于第二步中所述低温闪蒸的真空度为80kPa，温度为70°C。
4.如权利要求I或2之一所述的方法，其特征在于第四步中，所述过滤的设备是真空带式过滤机。
全文摘要
本发明公开了一种制备高纯氟硅酸铵的方法，该方法包括⑴将浓度为不小于10％氟硅酸与液氨送入反应槽中进行中和反应，当反应体系pH值达到3～5时，反应即达终点；⑵将反应液泵入低温闪蒸浓缩系统进行真空状态下的低温闪蒸，除去氟硅酸铵中和液中大量水份，浓缩至饱和状态下析出晶体；闪蒸时产生的水蒸气经过除沫排入大气；⑶闪蒸后的溶液进入沉降槽，含氟硅酸铵晶体的物料从沉降槽底部放出；⑷放出的物料经过滤后即得到产品纯度达90%以上的高纯氟硅酸铵产品，滤液返回中和反应的反应槽回收。本方法可以生产纯度在90％以上的氟硅酸铵晶体产品，过程能耗低，操作安全可靠，易于实现连续生产。适用于大型磷肥企业氟资源的综合利用。
文档编号C01B33/10GK102701214SQ20121021714
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者何润林, 刘刚, 石寅, 袁佳程 申请人:贵州开磷(集团)有限责任公司