[发明专利]一种以氟硅酸为原料制备低硅氟化氢铵的生产工艺

说明书

本发明公开了一种以氟硅酸为原料制备低硅氟化氢铵的生产工艺，其是利用氟硅酸溶液为原料，通过氨化脱硅，过滤后得到氟化铵初级溶液；然后在氟化铵初级溶液中加入脱硅剂进行二次脱硅，然后过滤、浓缩、结晶，得到氟化氢铵产品。本发明的氟化氢铵产品中氟硅酸根含量低于0.2％，极大提高了副产氟硅酸的应用价值。

技术领域

本发明涉及氟化氢铵生产技术领域，特别是涉及一种利用氟硅酸为原料制备低硅氟化氢铵的生产工艺。

背景技术

氟化氢铵为白色或无色透明斜方晶系结晶，商品呈片状，略点酸味，相对密度为1.52，熔点125.6℃，沸点240℃。其具有广泛的应用前景，包括以下几个发明：

(1)用作玻璃蚀刻剂、消毒剂、防腐剂、金属铍的溶剂、硅素钢板的表面处理剂，还用于制造陶瓷和镁合金。可用作化学试剂、玻璃蚀刻剂(常与氢氟酸并用)、发酵工业消毒剂和防腐剂、由氧化铍制金属铍的溶剂，以及硅钢板的表面处理剂。还用于制造陶瓷、镁合金，锅炉给水系统和蒸汽发生系统的清洗脱垢，以及油田砂石的酸化处理。也用作烷基化、异构化催化剂组分；

(2)用于油田酸化处理，制造镁及镁合金。用作玻璃的消光，起霜、蚀刻剂，用作木材防护剂、铝的增光剂，纺织工业用作除锈剂，还可用于电镀、电子工业、以作为分析试剂等。用作分析试剂和细菌抑制剂。

(3)能腐蚀玻璃，对皮肤有腐蚀性。可用作化学试剂、玻璃蚀刻剂(参与氢氟酸并用)、发酵工业消毒剂和防腐剂、由氧化铍制金属铍的溶剂以及硅钢板的表面处理剂，还用于制造陶瓷、镁合金，锅炉给水系统和蒸气发生系统的清洗脱垢，以及油田砂石的酸处理，也用作烷基化、异构化催化剂组分。用于炼铍、制电焊条、铸钢、木材防腐剂等。

(4)用作三价铁离子的隐蔽试剂。

在无水氟化氢及磷肥生产过程都会副产大量的不同浓度的氟硅酸溶液。为了降低生产成本，许多企业都是以这种副产的氟硅酸为原料生产氟化氢铵。通过用工业氨水处理氟硅酸溶液除去二氧化硅，得到的氟化铵溶液进行浓缩脱氨、结晶干燥得到氟化氢铵。采用这种工艺方法，可以制得氟硅酸根含量为1.5％、3.0％的一等品及合格品。但制备氟硅酸根含量为0.5％的优级品已经十分困难。而生产电子级三氟化氮使用的氟化氢铵要求氟硅酸根含量要求小于0.2％。通常都采用以氢氟酸为原料生产的氟化氢铵，大幅度提升了生产成本。

氟化氢铵的制备工艺多以氢氟酸为基本原料，通入氨气中和而制得。近年来，为降低生产成本，其制备方法转向利用无水氟化氢或磷肥生产过程副产的氟硅酸为原料，具体工艺是采用氟硅酸溶液与工业氨水或气氨反应生成二氧化硅和氟化铵溶液，经过滤去除二氧化硅后得氟化铵溶液。脱出二氧化硅后的氟化铵溶液进行浓缩，浓缩液添加无水氟化氢或氢氟酸，经冷却、结晶、分离得氟化氢铵产品。反应过程如下：

H₂SiF₆+6NH₃ 2H₂O＝6NH₄F+SiO₂ (1)

用副产氟硅酸生产氟化氢铵产品生产中存在下面的问题：由于氟硅酸氨化反应(1)为可逆反应，反应难以进行彻底，即使在氨过量情况下，反应液中仍然残留部分氟硅酸铵。另外过滤除去沉淀二氧化硅后，必然存在少量穿滤二氧化硅情况。这部分二氧化硅微细颗粒随氟化氢铵溶液带进浓缩系统，浓缩是一个高温蒸发且不断有氨溢出的过程，二氧化硅和氟化氢铵很容易发生溶解反应，生成氟硅酸铵。这些氟硅酸铵随浓缩液经冷却结晶分离，部分被带进氟化氢铵产品中，影响最终的产品质量。氟化氢铵国家标准合格品中氟硅酸根的含量高达3％。如果需要进一步降低产品中氟硅酸根的含量，最有效的办法就是加大反应(1)投加氨水的量。

在反应(1)中过量使用氨水，一方面采用压滤机分离沉淀二氧化硅时现场氨味非常大，不但造成环境污染，而且还造成氨的损失；另一方面，过量的氨必须在氟化铵溶液浓缩过程蒸出回收，从而加大了后续氨回收工序的负荷。这样非常不利于该工艺的工业化生产。