氟化钠提纯工艺研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0582

Abstract

Abstract:

The treated sodium fluoride raw material contains many sodium silicate impurities.In order to remove the impurities in it，improve the purity of sodium fluoride and obtain higher industrial value，using silicon dioxide generation with evaporation crystallization，a process of sodium fluoride purification by silicon dioxide generation-evaporation crystallization was designed to improve the purity of sodium fluoride，reduce the content of silicon，and improve the appearance of the sodium fluoride product.In the silicon dioxide generation experiment，the effects of sulfuric acid dosage ratio，temperature，time and stirring speed on the desilication process were investigated，and orthogonal experiments were carried out.The results showed that in the silicon dioxide generation experiment，the desilication conditions with the best overall performance were：sulfuric acid dosage ratio of 0.04，reaction temperature of 25 ℃，reaction time of 30 min，and stirring speed of 300 r/min.In the evaporation and crystallization experiment，the best overall performance of evaporation and crystallization for the purification of sodium fluoride was achieved when the evaporation time was 60 min.Under the optimal experimental conditions，a sodium fluoride product with a purity >98% and a silica mass fraction <0.5% could be obtained.The study showed that the reaction between sulfuric acid and sodium silicate could react to produce silica gel，and then filtration and separation could achieve the effect of silica removal，and the purity of sodium fluoride could be further improved by evaporation and crystallization.This study could provide new ideas for the purification of sodium fluoride and the recovery of fluorosilicon resources.

Key words: fluorine-containing silicon residue, sodium fluoride purification, desilication, evaporating crystallization, fluorosilicon resource recovery

CLC Number:

TQ124.3

LI Shuai, LI Tianxiang, ZHU Jing, LIU Songlin. Study on purification process of sodium fluoride[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2024, 56(9): 90-97.

Figures/Tables 20

Fig.1

Table 1

Chemical compositions of sodium fluoride raw materials"

$w$ （Na）	$w$ （F）	$w$ （Si）	$w$ （O）	$w$ （Al）	$w$ （Cl）	$w$ （Ca）
51.98	38.28	2.91	5.49	0.38	0.82	0.14

Table 1

Table 2

Fig.2

Table 3

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Table 4

Table 5

Table 6

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Table 7

Table 8

Fig.9

Table 9

Fig.10

Table 10

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试剂	不同温度下的溶解度/g
试剂	0 ℃	20 ℃	40 ℃	60 ℃	80 ℃	100 ℃
NaF	3.53	4.17	4.4	4.68	4.89	5.08
Na₂SO₄	4.5	19.6	48.4	45.3	43.7	4.23

水平	影响因素
水平	A用量比	B反应温度/℃	C反应时间/min
1	0.03	20	10
2	0.04	25	30
3	0.05	30	50

项目		因素			测试结果
项目		A用量比	B反应温度/℃	C反应时间/min	硅析出率/%	氟析出率/%
1		1	1	1	43.89	0.43
2		1	2	2	38.54	0.38
3		1	3	3	34.57	0.36
4		2	1	2	50.89	0.76
5		2	2	3	49.77	0.87
6		2	3	1	59.73	0.91
7		3	1	3	58.33	0.90
8		3	2	1	54.99	0.73
9		3	3	2	61.66	0.87
硅析出	k₁	39.00	51.04	52.87
	k₂	53.46	47.77	50.36
	k₃	58.33	51.99	47.56
	R	19.33	4.22	5.31
氟析出	k₁	0.39	0.70	0.69
	k₂	0.85	0.66	0.67
	k₃	0.83	0.71	0.71
	R	0.46	0.05	0.04

项目	方差来源	离差平方和	自由度	均方	F值	显著性
硅析出	A	606.36	2	303.18	11.29	非常显著
	B	29.40	2	14.70	0.55	不明显
	C	42.39	2	21.20	0.79	较显著
	误差	53.73	2
氟析出	A	0.405	2	0.203	16.70	非常显著
	B	0.004	2	0.002	0.184	较显著
	C	0.002	2	0.001	0.099	不明显
	误差	0.024	2

重复实验	硅析出率/%	氟析出率/%
1	57.86	0.87
2	55.95	0.64

National Inorganic Salts Information Center

Inorganic Acid-Base-Salt Committee of CIESC

Study on purification process of sodium fluoride

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蒸发时间/min	留存母液体积/mL	氟化钠产品
蒸发时间/min	留存母液体积/mL	产品质量/g	氟化钠纯度/%	回收率/%
50	60	1.891 7	98.213	42.24
60	50	2.046 4	97.679	47.25
70	40	2.376 6	96.131	54.00
80	30	2.732 5	92.487	59.73
90	20	2.810 3	89.564	59.49

提纯或制备方法	氟化钠纯度/%	优势	缺点
水洗除杂提纯氟化钠	83.5	工艺简单，操作方便	提纯效果不明显，提纯效率较低
氢氟酸反应提纯氟化钠	95.78	提纯效果好，提纯效率高	氢氟酸价格较高，效益较差
氢氧化钠碱洗提纯氟化钠	98	提纯效果好，可多次循环利用，广泛应用于回收氟硅资源	工艺流程较为繁琐，氟化钠产品外观呈面粉状，易结块
含氟废液制备氟化钠	98.30	氟化钠产品纯度较高，提纯效果好	对氟的来源要求较高
溶出硅胶-蒸发结晶提纯氟化钠	>98	能有效去除氟化钠中的硅酸钠杂质，得到晶粒状、高纯度的氟化钠产品	能耗较高

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