[发明专利]一种氟硅酸盐的酸解方法

说明书

技术领域

本发明涉及氟硅化合物分解工艺技术，具体而言涉及氟硅酸盐的酸解方法。

背景技术

众所周知，在磷矿的湿法加工过程中氟和硅元素在气液固三相均有分布，且氟和硅元素皆如影随形地结合在一起。在气液固三相物料中回收利用氟硅元素的重要技术路线之一是将氟硅元素转化富集为氟硅酸盐，然后再对氟硅酸盐进一步进行氟硅元素的分解和分离加工以制备氟化合物和硅化合物。要实现氟硅元素分离，首先需要对氟硅酸盐进行碱分解或酸分解或热分解，碱分解使用的碱有氨水或液氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸铵等碱性物质，酸分解（以下简称酸解）使用的酸有硫酸、磷酸、盐酸等强酸物质，热分解则需要将氟硅酸盐加热到400～900℃。

其中对于使用硫酸进行酸解的技术路线，现有技术方案基于的化学反应式是：

 Na₂SiF₆+H₂SO₄→SiF₄↑+2HF↑+Na₂SO₄，K₂SiF₆+H₂SO₄→SiF₄↑+2HF↑+K₂SO₄，这两个化学反应生成的主要副产物是硫酸钠或硫酸钾，而这两种化合物的熔点都较高（硫酸钠熔点884℃，硫酸钾熔点1067℃），若在100～500℃温度下进行酸解，则酸解过程中混合物料的物质状态随着反应的进行一直处于变化中，该混合物料的物质状态由具有粘附性的流体逐渐转变为固体。这种混合物料物质状态的变化对于工业生产装置的稳定运行非常不利，其表现是混合物料易于粘附固结在设备内造成物料堵塞，特别是更易于粘附固结在传热面上降低传热效率，因此严重影响设备的稳定运行。此外，现有技术方案由于副产物是固态，所以只能选用回转窑作为反应设备，而至今为止回转窑的动密封问题还没有彻底解决，因此具有因高毒害物料泄漏造成的安全事故和环保事故风险。

以下是具体现有技术方案及其缺点：

201110258173.X “采用回转窑制备四氟化硅的方法”该方法是“将氟硅酸钠与硫酸预反应后送入回转窑中进一步反应，回转窑窑内压力-2～-5Kpa，窑内由前向后三段分别控制温度在160～190℃、191～220℃、221～250℃，反应完成后，将四氟化硅与HF混合气分离。”，该发明技术方案的缺点是：硫酸分解氟硅酸钠的化学反应所对应的副产物是硫酸钠，初始物料由液体硫酸和固体氟硅酸盐组成，随着化学反应的进行硫酸不断减少而析出的硫酸钠固体不断增加，造成混合物粘度随反应的进行愈来愈大，直至最终成为无流动性的固态物料，因此反应过程中物料从预反应器到回转窑的输送及在回转窑内的移动都是难以稳定进行的；反应过程中液相的硫酸难以与固体硫酸钠夹带的固体氟硅酸钠接触反应，同时混合物易于在回转窑的夹套加热面粘附固结而阻碍热传递，因此严重降低了反应过程的传热传质效率；此外，回转窑的高温气体物料和固体物料的密封较困难，具有较高的安全事故和环保事故风险。

201310016950.9“一种氟化物的制备方法”该方法是，“氟硅酸钠与浓硫酸在温度为80-300℃发生反应，产物为四氟化硅和氟化氢气体、副产硫酸钠，两种气体经脱水、除尘、净化分离后得到无水氟化氢产品；四氟化硅气体通入水中、控制水解反应条件，得到活性白炭黑和氟硅酸溶液，氟硅酸溶液再与副产的硫酸钠反应得到氟硅酸钠和硫酸，实现循环利用。”，该发明技术方案的缺点是：酸解化学反应生成的副产物是硫酸钠，因此在反应温度80～300℃的条件下，酸解混合物在反应过程中也将经历由可流动状态变为不能流动的固态，与上述专利技术方案类似，该技术方案不管在什么样的反应器内进行这样的酸解反应操作都将面临混合物料易于粘附固结在设备内造成物料堵塞，特别是更易于粘附固结在传热面上降低传热效率，因此严重影响设备的稳定运行。