一種由叔胺-氟硅酸鹽制備氟化銨的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領域的生產(chǎn)方法，特別涉及一種由叔胺-氟硅酸鹽制備氟化銨的方法。
【背景技術】
[0002]在濕法磷酸和磷肥企業(yè)副產(chǎn)大量的含氟化合物，這些含氟化合物主要以稀氟硅酸的形式存在，具有一定的毒性和腐蝕性，直接排放會給環(huán)境造成嚴重的污染。若稀氟硅酸能得到有效利用，不但可以減少污染，還能將所含氟、硅元素轉化為經(jīng)濟價值較高的氟、硅產(chǎn)品，使氟硅酸的利用提高到一個新的水平。要做到稀氟硅酸的高價值利用，首先需要選擇合適的氣廣品和娃廣品。
[0003]氟化銨是無機氟鹽中應用廣泛的化合物，主要用作玻璃刻蝕劑、木材及釀酒防腐劑、消毒劑、纖維的媒染劑及提取稀有元素的溶劑，也是冰晶石生產(chǎn)的中間體，金屬表面的化學拋光劑，化學分析中用作離子檢測的掩蔽劑、含量的點滴試劑等。近幾年隨著磨砂玻璃容器及裝飾燈具等行業(yè)的快速發(fā)展，市場對氟化銨的需求量逐漸增加。
[0004]白炭黑具有粒徑小、比表面積大、高分散性、化學穩(wěn)定性好、耐高溫和絕緣性好的特點，廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、油墨、造紙、農(nóng)醫(yī)藥以及日用化工等諸多領域，是一種重要的化工產(chǎn)品。隨著我國經(jīng)濟的進步與發(fā)展，諸多精細化工領域的產(chǎn)業(yè)對白炭黑的需求越來越大。
[0005]由于氟化銨和白炭黑廣泛的用途和巨大的市場量，所以利用稀氟硅酸制備氟化銨和白炭黑既能滿足濕法磷酸和磷肥企業(yè)對副產(chǎn)稀氟硅酸處理的要求，符合國家對稀氟硅酸利用的鼓勵政策，又能為這類企業(yè)創(chuàng)造新產(chǎn)值。
[0006]目前國內(nèi)外利用稀氟硅酸直接制備氟化銨(或氟化氫銨)和白炭黑的報道較多，如張梅等“氟硅酸法制氟化氫銨聯(lián)產(chǎn)優(yōu)質白炭黑工藝研究”(無機鹽工業(yè)，2010，42(I )55-56)，劉海霞等“氟硅酸生產(chǎn)氟化氫銨聯(lián)產(chǎn)白炭黑新工藝”(無機鹽工業(yè)，2008,40(10)41-42)，多氟多化工股份有限公司的“一種生產(chǎn)氟化氫銨聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法”(CN200610017486.5)，云南省化工研究院的“一種對磷化工副產(chǎn)物氟硅酸綜合利用的方法”(CN200710066504.3)等，這些報道的工藝路線很接近，大致如下:在稀氟硅酸中通入氨氣或者氨水反應，經(jīng)過濾得到二氧化硅和氟化銨溶液，二氧化硅經(jīng)洗滌干燥后得到白炭黑產(chǎn)品，氟化銨溶液經(jīng)濃縮、結晶得到氟化氫銨固體。分析該工藝路線的缺點在于:(I)由于原料稀氟硅酸中含有大量的水(通常水含量在90%左右)，故制備出來的只能是稀氟化銨水溶液，無法得到目標產(chǎn)物氟化銨固體；(2)由于氟化銨極不穩(wěn)定，遇熱水分解，故即使在濃縮氟化銨水溶液后，也得不到目標產(chǎn)物氟化銨固體，只能得到氟化氫銨固體(上述文獻已體現(xiàn))；(3)濃縮過程中需要將稀氟硅酸帶來的大量的水蒸發(fā)，故能耗高；(4)濃縮會產(chǎn)生大量含氟的稀氨水，造成(a)水無法回到磷礦分解尾氣吸收系統(tǒng)，故使?jié)穹姿岷土追势髽I(yè)系統(tǒng)無法做到水平衡，(b)產(chǎn)生出大量的含氟稀氨水亦很難再利用，對企業(yè)廢水處理造成很大負擔，(c)由于稀氨水中含有大量氟，造成氟的總收率低；(5)在氟化銨濃縮過程中，產(chǎn)生的氟化氫銨的酸性強，腐蝕性強，故對濃縮相關設備的要求高。這些技術缺陷極大地制約了上述工藝路線在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。
[0007]因此，十分必要研究和發(fā)明一種利用稀氟硅酸制備氟化銨和白炭黑的新工藝以克服上述傳統(tǒng)工藝的缺點，以便在工業(yè)上得到廣泛應用。云南省化工研究院發(fā)明了“一種由叔胺處理氟硅酸制備氟化氫和白炭黑的方法”(ZL201310422281.5)，其利用溶劑法萃取磷肥副產(chǎn)稀氟硅酸制備出了無水氟化氫，該方法為稀氟硅酸提供了一種嶄新地利用思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有利用稀氟硅酸技術制備氟化銨(氟化氫銨)和白炭黑的技術缺陷，提供一種經(jīng)濟有效的、操作簡單、適合工業(yè)化生產(chǎn)的一種由溶劑萃取稀氟硅酸制備叔胺-氟硅酸鹽制備氟化銨聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法。
[0009]本發(fā)明所述的由叔胺-氟硅酸鹽制備氟化銨的方法，其步驟為:
[0010]a)向稀氟硅酸中加入叔胺作為萃取劑，在萃取分層后，得到不溶于水的叔胺-氟硅酸鹽溶液和水相，水相返回磷礦分解尾氣吸收系統(tǒng)吸收四氟化硅；
[0011]b)往步驟a叔胺-氟硅酸鹽溶液通入氨氣，進行攪拌后，過濾得到氟化銨和二氧化硅混合物濾餅和叔胺濾液；
[0012]c)將步驟b過濾得到的叔胺濾液返回步驟a中萃取稀氟硅酸；
[0013]d)在0°C下配制氟化銨飽和水溶液，加熱后將得到的氟化銨和二氧化硅混合物加入到溶液中，攪拌、洗滌，保溫過濾分別得到氟化銨過飽和溶液和二氧化硅；
[0014]e)將二氧化硅經(jīng)過洗滌、干燥，得到白炭黑；
[0015]f)將過飽和氟化銨溶液冷卻到0°C以下，進行結晶、分離、干燥，得到氟化銨產(chǎn)品，氟化銨母液加熱后循環(huán)使用。
[0016]步驟a中所述的叔胺包括三正庚胺、三正辛胺、三正壬胺、三正癸胺;稀氟硅酸的質量濃度為5 %-18%,萃取溫度50-90°C，萃取時間為10_20min。
[0017]步驟b中的氟硅酸與氨氣的摩爾比為1:6-1:7，反應溫度為20_60°C，反應時間為10_60mino
[0018]步驟d中加入的氟化銨溶液的質量濃度為50%，加熱和保溫溫度為30_50°C; 二氧化硅干燥的溫度為120-140°C。
[0019]本發(fā)明與目前使用的以磷肥副產(chǎn)稀氟硅酸、氨為原料生產(chǎn)氟化銨(氟化氫銨)和白炭黑的工藝相比，相比具有如下優(yōu)點:
[0020](I)本工藝路線與傳統(tǒng)工藝路線相比，無稀氟化銨水溶液濃縮過程，通過簡單的降溫結晶就能直接得到目標產(chǎn)物氟化銨固體(而不是氟化氫銨)；
[0021 ] (2)本工藝路線與傳統(tǒng)工藝路線相比，無稀氟化銨水溶液濃縮過程，大幅度地降低了生產(chǎn)能耗；
[0022](3)本工藝路線與傳統(tǒng)工藝路線相比，無稀氟化銨水溶液濃縮過程，不會產(chǎn)生大量含氟的稀氨水，不會對企業(yè)廢水處理造成負擔；
[0023](4)本工藝路線與傳統(tǒng)工藝路線相比，無稀氟化銨水溶液濃縮過程，不會產(chǎn)生大量含氟的稀氨水造成氟損失，氟的總收率高；
[0024](5)萃取劑萃取稀氟硅酸中的氟硅酸后，通過簡單分相就能將水除去，水相可以循環(huán)用于磷礦分解等工藝的尾氣吸收，達到水資源的循環(huán)使用，做到工業(yè)生產(chǎn)的水平衡，減少水資源浪費；
[0025](6)本工藝路線與傳統(tǒng)工藝路線相比，無稀氟化銨水溶液濃縮過程，不會產(chǎn)生腐蝕性極強的氟化氫銨，故對設備要求較低；
[0026](7)由于本工藝路線萃取劑重復使用，可以做到水平衡，無需處理的副產(chǎn)物和廢棄物產(chǎn)生，故本工藝是一種經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好的將稀氟硅酸制備氟化銨聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法，不僅工藝流程簡單，操作彈性大，可通過連續(xù)法或間歇法實現(xiàn)，比較適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0027]本發(fā)明的經(jīng)濟價值在于能夠同時得到高價值的氟化銨和白炭黑，做到了對氟硅資源的綜合尚效利用。
[0028]本發(fā)明的新工藝方法可采用現(xiàn)有的技術并且經(jīng)過大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)驗證的單元設備來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0029]下面詳細結合附圖用實施例描述本發(fā)明，對實施例的描述中將變得明細和理解本發(fā)明上述或附加方面和優(yōu)點。
[0030]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
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