本发明专利技术公开了氟硅酸清洁利用生产氟化合物和硅化合物的工艺方法。该工艺方法包括将磷化工副产物氟硅酸制备成无水氟化铝产品、氟化钠产品、冰晶石产品，以及与其他工业废弃物硅渣和铝渣联合制备４Ａ沸石产品。本发明专利技术的工艺方法对氟硅酸进行了综合利用，资源回收率高，其中氟元素的回收率达到９０％以上；本发明专利技术的工艺方法中产生的二氧化硅废渣可再利用来生产白炭黑和４Ａ沸石，生产过程中产生的母液、洗涤液及废气都进行了回收再利用，降低环境污染，真正达到了零排放、无污染，完全符合清洁生产的要求；该生产工艺先进，产品质量好，价值高。其中，氟化铝的含氟量高，在６３～６５％之间；生产得到的白炭黑的质量指标达到化工行业的标准要求；而４Ａ沸石产品质量达到国家标准及欧美发达国家的标准要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来，随着我国磷化工产业规模的进一步扩大，国家已愈来愈重视磷化工副产 物的综合利用，并特别强调要充分利用科技手段，通过技术创新来进一步调整产业结构和 产品结构。截止2008年底，我国已建成磷肥生产能力约3000万VaP2O5，预计到2010年，我 国高浓度磷复肥产能还将较大幅度增加。由于磷化工产业的蓬勃发展和产能的迅速扩张， 必将导致大量废弃物的生成，其中最主要的有磷石膏和氟硅酸。氟硅酸是湿法磷酸、普通过 磷酸钙和饲料级磷酸氢钙生产的副产物，其产量主要受磷酸生产的影响。中国磷肥副产物 的产率约为50kg/tP205，若按磷肥总产能计，每年将有150万吨氟硅酸需要进行处理，因此， 如何利用好氟硅酸已日益成为中国磷肥工业、氟化学工业、冶金工业以及生态环境科学、生 命科学、国防科学等多种行业及学科极为重视的课题。国内目前处理氟硅酸的方法大部分 都是采用加入食盐使其转化成氟硅酸钠的简单处理办法。由于氟硅酸钠用途较为单一，经 济价值普遍不高，特别是在生产过程中将产生大量的含氟稀盐酸，难以进一步利用，若排放 将造成严重的二次污染。氟硅酸还可以用于生产氟化铝、白炭黑等，氟硅酸生产氟化铝的过程可分为直接 法和间接法，直接法是指将氟硅酸直接与氢氧化铝反应生成氟化铝产物产品，而间接法是 指氟硅酸与氨类化合物反应生成氟化铵中间产物，再由氟化铵和氯化铝反应来得到氟化铝 产品。其中，间接法的工艺较为繁琐；直接法虽然工艺较为简便，但同时并未对生产过程中 产生的废液和废渣进行回收处理，或是在进行后处理时需花费的金额。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种氟硅酸清洁利用生产氟化合物和硅化合 物的工艺方法，该方法从清洁利用的角度出发，首先生产出工业需求量大的氟化铝产品，再 联产氟化钠，冰晶石，白炭黑和4A沸石等具有较高附加值的产品，对氟化铝生产过程中的 废渣，废气和废水进行了充分的回收利用，为氟硅酸的清洁利用提供了一个既经济又环保 的方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是本专利技术所述的以磷化工副产物氟硅酸的清洁利用方法来生产氟化合物和硅化合 物，包括下述步骤(1)将磷化工副产物氟硅酸进行预热，然后与氢氧化铝反应20-30min，其反应式 为H2SiF6+2Al(0H)3 = 2AlF3+Si02丨+4H20，过滤除去硅渣，将滤液加热至90°C，结晶并离心 脱水即得三水氟化铝，将三水氟化铝经煅烧、除尘后得到无水氟化铝产品，其中废气由水洗 排空，煅烧段的废液与结晶过滤得到的母液一起回收利用；(2)将磷化工副产物氟硅酸同纯碱溶液进行反应，其反应式为H2SiF6+3Na2C03 =6NaF+Si02丨+3C02+H20，过滤除去硅渣，将滤液分成两部分，一部分结晶并离心脱水，所得氟 化钠结晶送入干燥塔，经气流干燥即得氟化钠产品，剩余部分待用；(3)将步骤⑴中结晶后的母液、离心脱水得到的母液及煅烧段的废液与步骤(2) 中的剩余部分滤液一同送入合成器中进行反应，其反应式为AlF3+3NaF = Na3AlF6,反应后 结晶，再经离心脱水、气流干燥即得冰晶石产品；(4)对硅渣进行预处理反应生成水玻璃A、所述硅渣为磷化工副产氟硅酸生产氟化铝的过程中产生的含F、Al元素的废 弃物，以活性SiO2计为25%-30%，或者所述硅渣为步骤(1)和步骤(2)中制得的SiO2; 将硅渣加入NH4F溶液中反应，反应后Al以Al (OH)3B式沉淀，其反应式为A13++30H_ = Al (OH)3 丨，SiO2 则与 NH4F 发生反应生成(NH4)2SiF6,其反应式为Si02+6NH4F+2H20 =(NH4) 2SiF6+4NH40H,过滤除去反应液中杂质，回收Al (OH) 3 ；再向过滤后的反应液中 加入氨水，分别得到活性Si02、NH4F溶液，其反应式为反应式(NH4) 2SiF6+4NH40H = Si02+6NH4F+2H20 ；B、将经预处理后的活性SiO2投入反应釜中，再加入水和NaOH，搅拌升温至90°C 反应1小时，得到产物水玻璃，其反应式为:Si02+2Na0H = Na2Si03+H20 ；配料摩尔比为: SiO2 NaOH H2O = 1 1 9. 5 ；(5)将步骤(4)中的水玻璃溶液送入中和釜与稀硫酸进行反应，其反应式为 Na2Si03+nH20+H2S04 = SiO2 · nH20+Na2S04+H20，反应产物过滤、洗涤，滤饼再经浆化处理、离心 喷雾和干燥即得白炭黑产品；(6) 4A沸石的制备A将电解铝生产过程中产生的废弃物铝渣与水混合，温度逐渐升至60°C，待混合 均勻；B将步骤A得到的混合物缓慢加入NaOH，温度控制在60-90 V，待NaOH加入完毕 后，控制温度在90°C 士2°C下反应1小时，反应的产物为氢气和偏铝酸钠溶液，将氢气排空 处理；C将步骤B反应得到的偏铝酸钠经45 μ m的滤材粗滤和5 μ m的滤材精滤，得到偏 铝酸钠溶液；配料摩尔比为A1 NaOH H2O = 1 1. 18 20 ；D将步骤C得到的偏铝酸钠溶液加入NaOH，在60 °C 士 5 °C下搅拌加入 步骤⑷反应得到的产物水玻璃，保温反应1小时进行胶化；配料摩尔比为 NaAlO2 Na2SiO3 NaOH H2O = 1 1 3 90 ；E将步骤D反应得到的产物加入晶化导向剂，在95°C 士2°C下晶化反应2-3小时；F将步骤E晶化反应得到的产物进行脱水、洗涤至PH ^ 11，然后过滤，将过滤后的 母液回收利用至步骤B再次参与偏铝酸钠的制备；G将步骤F过滤后得到的滤饼进行干燥，干燥后的产物即所需产品4A沸石。具体地，所述步骤(1)中氟硅酸的质量分数为18% -20%;所述步骤(1)中将磷化 工副产物氟硅酸预热至55°C ；所述步骤(1)中三水氟化铝经两级煅烧、旋风除尘和布袋除 尘后得到无水氟化铝产品。所述步骤(2)中结晶后的母液和/或离心脱水得到的母液用于与步骤(3)中进行反应。5所述步骤(3)中结晶后的母液和/或离心脱水得到的母液回流至步骤⑵中与纯 碱溶液进行反应。所述步骤(4)中A步骤反应得到的NH4F溶液回流至A步骤的反应釜中再次参与 硅渣的预处理反应。所述步骤(6)中F步骤过滤后的母液回流至步骤(6)中B步骤再次参与制备偏铝 酸钠的反应。本专利技术的有益效果是(1)本专利技术对氟硅酸进行了综合利用，资源回收率高。采用氟化铝、氟化钠、冰晶 石、白炭黑和4A沸石联产的方法大大提高了氟硅元素的回收率和副产品的综合利用率，使 磷化工副产物氟硅酸中的氟硅元素得到充分利用。其中，氟元素的回收率达到90%以上。(2)本专利技术的工艺方法中产生的二氧化硅废渣可再利来生产白炭黑和4A沸石，生 产过程中产生的母液、洗涤液等废液都进行了回收再利用，降低环境污染，真正达到了零排 放、无污染，完全符合清洁生产的要求。(3)生产工艺先进，产品质量好，价值高。其中，氟化铝的含氟量高，在63 65%之 间，这优于干法生产的氟化铝的61 62%和湿法的58 60%之间；生产得到的白炭黑的 质量指标达到化工行业的标准要求，满足了白炭黑在橡胶，轮胎，涂料等领域的使用要求； 而4A沸石产品质量达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
氟硅酸清洁利用生产氟化合物和硅化合物的工艺方法，其特征在于，包括下述步骤：（１）将磷化工副产物氟硅酸进行预热，然后与氢氧化铝反应２０－３０ｍｉｎ，其反应式为：Ｈ↓［２］ＳｉＦ↓［６］＋２Ａｌ（ＯＨ）↓［３］＝２ＡｌＦ↓［３］＋ＳｉＯ↓［２］↓＋４Ｈ↓［２］Ｏ，过滤除去硅渣，将滤液加热至９０℃，结晶并离心脱水即得三水氟化铝，将三水氟化铝经煅烧、除尘后得到无水氟化铝产品，其中废气由水洗排空，煅烧段的废液与结晶过滤得到的母液一起回收利用；（２）将磷化工副产物氟硅酸同纯碱溶液进行反应至６０℃，待混合均匀；Ｂ将步骤Ａ得到的混合物缓慢加入ＮａＯＨ，温度控制在６０－９０℃，待ＮａＯＨ加入完毕后，控制温度在９０℃±２℃下反应１小时，反应的产物为氢气和偏铝酸钠溶液，将氢气排空处理；Ｃ将步骤Ｂ反应得到的偏铝酸钠经４５μｍ的滤材粗滤和５μｍ的滤材精滤，得到偏铝酸钠溶液；配料摩尔比为：Ａｌ∶ＮａＯＨ∶Ｈ↓［２］Ｏ＝１∶１．１８∶２０；Ｄ将步骤Ｃ得到的偏铝酸钠溶液加入ＮａＯＨ，在６０℃±５℃下搅拌加入步骤（４）反应得到的产物水玻璃，保温反应１小时进行胶化；配料摩尔比为：ＮａＡｌＯ↓［２］∶Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］∶ＮａＯＨ∶Ｈ↓［２］Ｏ＝１∶１∶３∶９０；Ｅ将步骤Ｄ反应得到的产物加入晶化导向剂，在９５℃±２℃下晶化反应２－３小时；Ｆ将步骤Ｅ晶化反应得到的产物进行脱水、洗涤至ＰＨ≤１１，然后过滤，将过滤后的母液回收利用至步骤Ｂ再次参与偏铝酸钠的制备；Ｇ将步骤Ｆ过滤后得到的滤饼进行干燥，干燥后的产物即所需产品４Ａ沸石。，其反应式为：Ｈ↓［２］ＳｉＦ↓［６］＋３Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］＝６ＮａＦ＋ＳｉＯ↓［２］↓＋３ＣＯ↓［２］＋Ｈ↓［２］Ｏ，过滤除去硅渣，将滤液分成两部分，一部分结晶并离心脱水，所得氟化钠结晶送入干燥塔，经气流干燥即得氟化钠产品，剩余部分待用；（３）将步骤（１）中结晶后的母液、离心脱水得到的母液及煅烧段的废液与步骤（２）中的剩余部分滤液一同送入合成器中进行反应，其反应式为：ＡｌＦ↓［３］＋３ＮａＦ＝Ｎａ↓［３］ＡｌＦ↓［６］，反应后结晶，再经离心脱水、气流干燥即得冰晶石产品；（４）对硅渣进行预处理反应生成水玻璃：Ａ、所述硅渣为磷化工副产氟硅酸生产氟化铝的过程中产生的含Ｆ、Ａｌ元素的废弃物，以活性ＳｉＯ↓［２］计为２５％－３０％，或者所述硅渣为步骤（１）和步骤（２）中制得的ＳｉＯ↓［２］；将硅渣加入ＮＨ↓［４］Ｆ溶液中反应，...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德华，
申请(专利权)人：刘德华，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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