[发明专利]一种利用氟硅酸制备氟化钾联产白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明属于氟化工技术领域，具体涉及一种利用氟硅酸制备氟化钾联产白炭黑的方法。

背景技术

氟化钾是一种重要的无机化合物，广泛应用于玻璃雕刻、食品防腐、电镀和氟化氢钾的制备等领域；在焊接领域主要用作各种合金或金属焊接的助熔剂，在有机化合物生成领域用作氟化剂，还可以用作吸收氟化氢和水分的吸收剂，在农药领域用于生产氟乙酸钠和氟乙酸胺杀虫剂，在医药领域用于制备氟哌酸等。传统的氟化钾生产方法是使用氢氟酸和氢氧化钾为原料，由于生产成本高，价格昂贵，且不利于环境保护，不符合国内外倡导的节能减排和资源综合利用的趋势。

磷肥副产的氟硅酸溶液质量浓度在8％～12％或16％～25％不等，国内大多数磷肥厂、磷复肥厂用其生产氟硅酸钠；但是，磷肥副产的氟硅酸溶液中含有一定的PO₄^3-和SO₄^2-，影响产品质量，而传统的除杂过程必然引入新的杂质离子。与磷肥副产氟硅酸相比，氢氟酸副产的氟硅酸杂质含量较低，氟硅酸浓度更高，具有较高的回收利用价值。然而，以氟硅酸为原料生产的产品，普遍存在产品中硅含量过高的问题，从而严重影响氟硅酸的回收利用，这样，不仅会造成氟资源的严重浪费，也会对环境造成污染。

目前，有一些生产企业尝试使用氟硅酸为原料制备氟化钾，一种是利用氯化钾先生成氟硅酸钾沉淀，再加入氢氧化钾碱解氟硅酸钾沉淀生成氟化钾溶液与二氧化硅沉淀；另一种是利用氨水和氢氧化钾，采用先氨解再碱解的方法生成氟化钾溶液与二氧化硅沉淀。这两种方法理论可行，但在实际生产中，为了满足清洁生产与节约资源的要求，制备氟化钾产生的母液需要回收用于配制原料料浆，如专利CN103101931A中，是将过滤氟化钾后的滤液返回用于配制氟硅酸钾料浆或碳酸钾溶液循环利用，这就造成了磷肥副产的氟硅酸溶液与氢氟酸副产的氟硅酸溶液中的PO₄^3-和SO₄^2-在产品中累计的问题，影响产品质量，且使用氢氧化钾碱解过程中，用量不好控制，稍过量就会使SiO₂溶解，从而影响白炭黑的产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用氟硅酸制备氟化钾联产白炭黑的方法，解决氟硅酸中PO₄^3-和SO₄^2-在产品中累计，影响产品质量的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用氟硅酸制备氟化钾联产白炭黑的方法，包括下列步骤：

1)按照氟硅酸与碳酸钾的摩尔比为1.0:1.0～1.5的比例，向氟硅酸溶液中加入碳酸钾进行反应，反应结束后过滤，得含有SiO₂的氟硅酸钾软膏和母液A；

2)向步骤1)所得母液A中加入氧化钙或氢氧化钙进行反应后，过滤除去沉淀，再向滤液中加入碳酸钾除去过量的氢氧化钙后，过滤得母液B；

3)将步骤1)所得氟硅酸钾软膏与步骤2)所得母液B混合，得氟硅酸钾料浆A，再加入氢氟酸与SiO₂反应，得氟硅酸钾料浆B；

4)向步骤3)所得氟硅酸钾料浆B中加入白炭黑晶种，再加入碳酸钾进行碱解反应，反应结束后过滤，得氟化钾溶液和白炭黑软膏，对氟化钾溶液进行浓缩、干燥得成品氟化钾，对白炭黑软膏进行水洗、干燥得成品白炭黑。

步骤1)中，所述氟硅酸溶液为磷肥副产和/或氢氟酸副产，其中氟硅酸质量浓度为8％～30％。

步骤1)中，碳酸钾以料浆的形式加入，碳酸钾料浆中碳酸钾的质量浓度为10％～50％。

步骤1)中，所述反应的时间为20～30min，反应终点的pH为6.5～7.0，反应终点的温度为30～60℃。

步骤1)所得母液A中含有质量分数为0.01％～1％的PO₄^3-、0.2％～0.5％的SO₄^2-以及微量的K⁺。加入过量的氧化钙或氢氧化钙后，生成硫酸钙和磷酸钙的沉淀，通过过滤除去。过量的氢氧化钙通过加入碳酸钾固体，生成碳酸钙的沉淀，通过过滤除去。加入氧化钙或氢氧化钙、碳酸钾，过量的判断标准以加入时不产生新的沉淀为准。

步骤3)中，所述氢氟酸的加入量为使HF与SiO₂的摩尔比为6.0～6.5:1。

步骤3)中，所述氢氟酸的质量浓度为20％～40％。