[发明专利]以莹石为原料生产氟硅酸钠

说明书

氟硅酸钠是一种用途广泛的化工产品，以往几乎都从磷肥厂生产过磷酸钙的工业废气SIF₄获取，产量受到磷肥生产的制约，远远不能满足市场的需要。

我国莹石蕴藏量十分丰富，各地虽有开采，但由于用途不多(主要用于金属冶炼时作助熔剂)因而开采量不多。

本发明旨在开发使用莹石，以莹石为主要原料生产氟硅酸钠，开辟一条生产氟硅酸钠的新路。

莹石的主要化学成分是CaF₂，此物质化学性质十分稳定，在常温、常压干除能被浓硫酸分解外几乎不溶于各种溶剂，也不与其他物质发生化学反应。本发明以NH⁺₄作催化剂，可使CaF₂和SiO₂与稀硫酸反应生成H₂SiF₄溶液，再得到Na₂SiF₄(氟硅酸钠)。

其化学反应式如下：

本发明与过去的生产工艺最大的不同之处是不经过HF和SiF₄的气态过程，在NH⁺₄的存在下，F转化为稳定的[SiF₄]＂络离子存在于反应溶液之中，从而使溶液中F离子的含量低于CaF₂的离子积浓度，使化学反应得以完成。反应后的溶液中含有其他可溶性的硫酸盐，以及磷酸盐、硼酸盐等等。但这些酸根的钠盐均可溶于水，氟硅酸钠易与他们分离，提纯手续简单。

本发明工艺过程简单，生产规模可大可小，生产过程中不消耗能源，没有HF、SiF₄等有害气体产生。副产品为石膏，可直接作为商品出售，也可加工成其他成品，反应最后产生的H₂SO₄可在生产过程中重复直接使用，以节约硫酸的用量。基本上没有三废排放，投资少、见效快，具有较好的经济效益。

具体操作过程如下：

在10M⁺的反应罐中，加水约3.0吨，加入(NH₄)₂SO₄0.7吨，49N工业硫酸1.56吨，加水至6.0吨，在搅拌下，加入莹石矿粉1.25吨，石英粉适量(莹石中CaF₂含量在80％以下时不加石英，含量在80％以上时要加入莹石用量5-20％的石英粉)继续搅拌，反应6-8小时，至沉淀物变白色且易粘附于器壁时停止搅拌，滤出滤液残渣用100Kg水洗涤两次，洗液与滤液合并，至总量为6吨取10m(约含Na₂SiF₄1.0克)加饱和NaCl溶液3.0ml，置冰箱中半小时，在0℃时以溴百里香酚蓝作指示剂，用1.0N标准NaOH溶液滴定，至呈稳定的蓝色，计算游离酸含量再在溶液中加入1.0NHaOH标准溶液约20ml，加温至沸使蓝色消失，快速用1.0NNaOH标准溶液滴定至再呈稳定的芏色，每毫克当量标准NaOH溶液相当于Na₂Sif₄47.02mg，计算出Na₂Sif₄产量，按1∶0.75的比例在滤液中加入无水Na₂SO₄，搅拌半小时，静置使折出沉淀。过滤后用水洗涤沉淀物两次，经离心脱水后在105℃干燥四小时即得成品。滤液中含H₂SO⁺₄可在消耗的H₂SO₄后重复使用，其中所含的其他可溶性硫酸盐对反应无不良影响。