【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟硅酸钠制备，尤其涉及一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法及装置。
技术介绍
1、除萤石外，自然界中具有利用价值的氟源主要来自磷矿石(含氟量在2%-4%)。磷矿石中的氟在湿法磷酸和普通过磷酸钙生产过程中以气态hf、sif4形式逸出，被水吸收后转化为10%-40%的氟硅酸溶液，该氟硅酸溶液可作为原料制备多种氟盐。其中，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。
2、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。目前氟硅酸钠的生产方法按照原料不同可以分为氯化钠法和硫酸钠法，理论上讲，氟硅酸钠还可以用其他钠盐生产，但是由于其他钠盐生产成本高，工业上很少采用。硫酸钠法和氯化钠法由于价格便宜、工艺成熟而被多数厂家采用。常用的硫酸钠法生产工艺需要采用定酸调盐法，即投料时氟硅酸的量不变，通过调整盐的过量系数匹配酸的量，虽然能够提高氟硅酸的利用率，但是钠盐的利用率较低，且生产出来的氟硅酸的成品纯度较低。
3、因此，需要一种能够兼具氟硅酸、钠盐的高利用率，同时具备高纯度的氟硅酸钠成品方案。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法及装置，以解决现有技术中钠盐利用率不足且
2、基于上述目的，本专利技术第一方面提供了一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法，包括以下步骤：
3、将湿法磷酸副产的氟硅酸溶液离心处理，以除去固体颗粒，随后调节离心后的氟硅酸溶液使氟硅酸质量浓度为15-25%；
4、将氟硅酸溶液与硫酸钠溶液混合进行一次反应晶化，氟硅酸与硫酸钠的摩尔比为1:0.95-1.15；
5、待一次反应晶化完成后，放入负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜，继续进行二次反应晶化，其中，负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜采用浸渍法制得，硫酸钠颗粒的添加量为：氟硅酸与硫酸钠的摩尔比为1：0.15-0.5；
6、取出聚四氟乙烯膜回收再利用，离心分离得到滤液和氟硅酸钠。
7、优选地，所述负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜制备方法如下：将孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯膜置于50-80℃下的饱和硫酸钠溶液中，浸渍1-72h，随后取出聚四氟乙烯膜烘干干燥，得到硫酸钠颗粒负载量为100-500g/m2。
8、优选地，所述孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯为改性的亲水性纤维膜，改性过程如下：
9、s1、将聚乙二醇溶解于水中，搅拌得到聚乙二醇水溶液；
10、s2、在50-80℃下边搅拌边向聚乙二醇水溶液中滴加聚乙烯亚胺，聚乙二醇和聚乙烯亚胺的摩尔比为5-1:1，滴加完后继续搅拌0.5-2h；
11、s3、将除去杂质的聚四氟乙烯中空纤维膜放入聚乙二醇和聚乙烯亚胺的混合溶液中，静置1-5h；
12、s4、将经过步骤s3的聚四氟乙烯纤维膜放入交联液中，在30-38℃下反应0.5-3h，所述交联液由乙酮、乙酸、硝酸、乙醇和去离子水组成；
13、s5、取出经步骤s4的聚四氟乙烯纤维膜，用去离子水超声清洗。
14、优选地，所述交联液中，乙酮的质量分数为1-3%，乙酸的质量分数为2-8%、硝酸的质量分数为0.1-1%、乙醇的质量分数为5-10%。
15、优选地，所述改性过程还包括步骤s6、将经步骤s5的聚四氟乙烯纤维膜浸入质量分数为1-5%的kh560溶液中，在38-50℃下反应1-5h，取出用去离子水清洗并干燥，得到所述亲水性纤维膜。
16、优选地，所述一次反应晶化温度为25-50℃，反应时间为10-100min；所述二次反应晶化温度为5-20℃，反应时间为10-60min。
17、优选地，所述聚四氟乙烯膜回收再利用时无需清洗，可直接置入饱和硫酸钠溶液中浸渍以再次循环进行二次反应晶化。
18、优选地，所述方法还包括，回收所述滤液再次进行循环反应，具体为：当湿法磷酸副产的氟硅酸溶液浓度过高时，加入所示滤液以调节离心后的氟硅酸溶液浓度。
19、本专利技术第二方面提供了一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的装置，用于执行上述湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法；
20、所述装置包括依次连通的酸处理组件、一次反应晶化池、二次反应晶化池、离心分离组件和滤液回收组件，
21、所述酸处理组件包括氟硅酸溶液调节槽和硫酸钠溶液配置槽，所述氟硅酸溶液调节槽用于调节离心后的氟硅酸溶液使氟硅酸质量浓度为15-25%，所述硫酸钠溶液配置槽用于配置硫酸钠溶液，氟硅酸溶液调节槽和硫酸钠溶液配置槽分别与所述一次反应晶化池连通；
22、所述一次反应晶化池用于氟硅酸溶液与硫酸钠溶液混合进行一次反应晶化；
23、所述二次反应晶化池用于向经一次反应晶化后的混合液中放入负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜，继续进行二次反应晶化；
24、所述离心分离组件用于分离所述二次反应晶化池流出的混合液，得到滤液和氟硅酸钠；
25、所述滤液回收组件与所述氟硅酸溶液调节槽连通，用于回收存放所述滤液和/或将滤液输送至所述氟硅酸溶液调节槽。
26、优选地，所述二次反应晶化池为圆柱状结构，池壁内部设有搅拌器、冷却装置、温度计和若干固定板；所述若干固定板设于池壁内侧用于铺设并固定所述聚四氟乙烯膜，固定板为80-100目的网状结构；所述搅拌器的搅拌速度为1-40rpm。
27、本专利技术的有益效果：
28、通过以亲水性聚四氟乙烯膜为载体，将硫酸钠固体颗粒负载与聚四氟乙烯膜的微孔中，由于聚四氟乙烯膜的亲水性使得反应介质水溶液能够充分进入微孔中，溶解一部分硫酸钠颗粒进入到溶液中参与反应，起到缓释硫酸钠的作用，避免固体硫酸钠直接参与反应。此外，聚四氟乙烯膜的微孔结构使得部分进入到微孔中的氟硅酸与硫酸钠可能直接反应生成氟硅酸钠，微孔能够有效抑制氟硅酸钠结晶。因此，采用本专利技术的方案，进行二次反应结晶，并采用聚四氟乙烯膜为载体使固体硫酸钠直接参与反应，既减少了废水排放量，又避免了易结晶的现象，提高了产品纯度和氟硅酸、硫酸钠的利用率，制得的氟硅酸钠晶体纯度高达99.97%，氟硅酸利用率高达99.76%，硫酸钠的利用率高达99.10%。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜制备方法如下：将孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯膜置于50-80℃下的饱和硫酸钠溶液中，浸渍1-72h，随后取出聚四氟乙烯膜烘干干燥，得到硫酸钠颗粒负载量为100-500g/m2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯为改性的亲水性纤维膜，改性过程如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述交联液中，乙酮的质量分数为1-3%，乙酸的质量分数为2-8%、硝酸的质量分数为0.1-1%、乙醇的质量分数为5-10%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改性过程还包括步骤S6、将经步骤S5的聚四氟乙烯纤维膜浸入质量分数为1-5%的KH560溶液中，在38-50℃下反应1-5h，取出用去离子水清洗并干燥，得到所述亲水性纤维膜。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，所述一次反应晶化温度为25-50℃，反应时
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯膜回收再利用时无需清洗，可直接置入饱和硫酸钠溶液中浸渍以再次循环进行二次反应晶化。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，回收所述滤液再次进行循环反应，具体为：当湿法磷酸副产的氟硅酸溶液浓度过高时，加入所述滤液以调节离心后的氟硅酸溶液浓度。
9.一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的装置，其特征在于，用于执行如权利要求1-8中任一所述的方法；
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述二次反应晶化池为圆柱状结构，池壁内部设有搅拌器、冷却装置、温度计和若干固定板；所述若干固定板设于池壁内侧用于铺设并固定所述聚四氟乙烯膜，固定板为80-100目的网状结构；所述搅拌器的搅拌速度为1-40rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种湿法磷酸副产氟硅酸制备氟硅酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载硫酸钠颗粒的聚四氟乙烯膜制备方法如下：将孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯膜置于50-80℃下的饱和硫酸钠溶液中，浸渍1-72h，随后取出聚四氟乙烯膜烘干干燥，得到硫酸钠颗粒负载量为100-500g/m2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述孔径为0.5-15µm的聚四氟乙烯为改性的亲水性纤维膜，改性过程如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述交联液中，乙酮的质量分数为1-3%，乙酸的质量分数为2-8%、硝酸的质量分数为0.1-1%、乙醇的质量分数为5-10%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改性过程还包括步骤s6、将经步骤s5的聚四氟乙烯纤维膜浸入质量分数为1-5%的kh560溶液中，在38-50℃下反应1-5h，取出用去离子水清洗并干燥，得到所述亲水性纤维膜。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤新，刘国祥，李宏宇，
申请(专利权)人：内蒙古新福地科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。