氟硅酸、氧化镁制无水氟化氢联产优质硫酸镁工艺研究

doi:10.11962/1006-4990.2018-0579

摘要/Abstract

摘要：

无水氟化氢作为氟化工的基础原料,传统工艺多为萤石硫酸法制备,随着萤石资源日益匮乏和国家对萤石资源的限制开采,如何大力开发低品位氟资源、实现高效循环利用成为氟化工面临的重要问题。对此,重点研究了磷肥行业副产氟硅酸制备高附加值无水氟化氢并联产优质硫酸镁的工艺方法,详细剖析了实验过程各关键控制参数的影响,包括原料浓度、原料配比、反应温度、反应时间等,完成了副产低品位氟硅资源的循环高效开发,解决了制约相关行业发展的瓶颈问题,其经济效益、环保效益和社会效益显著。

关键词: 磷肥副产, 氟硅酸, 无水氟化氢, 优质硫酸镁, 高效循环

Abstract:

Anhydrous hydrogen fluoride,a basic material in fluorine chemical industry,is traditionally prepared by fluorite-sulfuric acid method.With the increasing scarcity of fluorite resources and the limited exploitation of fluorite resources by the state,it is of crucial importance for fluorine chemical industry to develop highly-efficient recycling of low-grade fluorine resources.The process of preparing high-value-added anhydrous hydrogen fluoride and combined production of high-quality magnesium sulfate by fluorosilicic acid which was the by-product in the phosphate fertilizer industry was studied.The effects of various key control parameters in the experimental process,including raw material concentration,raw material ratio,reaction temperature and the reaction time etc.,were analyzed.The highly-efficient recycling development of low-grade fluorosilicon resources by-products had been completed,and the bottleneck problem that restricted the development of related industries had been solved.Its economic benefits,environmental protection benefits and social benefits were remarkable.

Key words: phosphate fertilizer by-product, fluorosilicic acid, anhydrous hydrogen fluoride, high quality magnesium sulfate, efficient recycling

中图分类号:

TQ124.3

郝建堂. 氟硅酸、氧化镁制无水氟化氢联产优质硫酸镁工艺研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(8): 40-43.

Hao Jiantang. Study on producing anhydrous hydrogen fluoride by fluorosilicic acid and magnesium oxide and combined production of high quality magnesium sulfate[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2019, 51(8): 40-43.

图/表 10

图1

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

实验编号	n（H₂SiF₆）: n（MgO）	氟硅酸用量（100%）/g	氧化镁用量（100%）/g	得到的氟硅酸镁量（MgSiF₆·6H₂O）/g	氟硅酸镁分析结果		原料利用率/%
实验编号	n（H₂SiF₆）: n（MgO）	氟硅酸用量（100%）/g	氧化镁用量（100%）/g	得到的氟硅酸镁量（MgSiF₆·6H₂O）/g	MgSiF₆·6H₂O主含量（质量分数）/%	w（MgSO₄·7H₂O）/%	氟硅酸	氧化镁
1^#	1:1	298.8	83.0	537.3	97.81	0.27	85.21	85.21
2^#	1:1	149.4	41.5	261.2	98.02	0.22	84.50	84.51
3^#	1.1:1	164.3	41.5	300.9	98.42	0.19	88.51	95.80
4^#	1.1:1	164.3	41.5	300.2	98.37	0.20	88.30	95.25
5^#	1.2:1	358.6	83.0	608.5	98.65	0.23	82.01	93.83
6^#	1.2:1	179.3	41.5	300.1	98.27	0.26	80.86	92.43

实验编号	反应温度/℃	氟硅酸镁收率/%	氟硅酸镁溶液过滤速度	氟硅酸镁分析结果
实验编号	反应温度/℃	氟硅酸镁收率/%	氟硅酸镁溶液过滤速度	MgSiF₆·6H₂O 主含量（质量分数）/%	w（MgSO₄·7H₂O）/%
1^#	55~65	94.98	快	98.27	0.51
2^#	55~65	95.12	快	98.01	0.55
3^#	75	95.48	快	98.42	0.39
4^#	75	95.25	快	98.37	0.47
5^#	85	95.01	较慢	98.21	0.52
6^#	85	95.10	较慢	98.19	0.57

实验编号	反应时间/min	氟硅酸镁收率/%	氟硅酸镁溶液过滤速度	氟硅酸镁分析结果
实验编号	反应时间/min	氟硅酸镁收率/%	氟硅酸镁溶液过滤速度	MgSiF₆·6H₂O 主含量（质量分数）/%	w（MgSO₄·7H₂O）/%
1^#	15	95.38	快	98.27	0.41
2^#	15	94.77	快	98.34	0.45
3^#	30	95.48	快	98.42	0.39
4^#	30	95.25	快	98.37	0.47
5^#	60	95.24	快	97.89	0.55
6^#	60	95.18	快	98.01	0.49

编号	煅烧温度/℃	煅烧前质量/g	煅烧1 h后质量/g	煅烧 2 h后质量/g	煅烧3 h后质量/g	理论煅烧后质量/g
1^#	120	30	24.1	19.2	16.3	11.2
2^#	150		20.1	15.6	12.6
3^#	200		16.5	12.1	11.3
4^#	250		13.8	11.8	11.2
5^#	300		11.3	11.2	11.2
6^#	350		11.2	11.2	11.2

反应温度/℃	反应率/%	反应温度/℃	反应率/%
常温	3.1	250	78.5
150	19.5	300	100.0
200	38.1	350	100.0

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