16871-90-2/氟硅酸鉀的制備及應(yīng)用

背景及概述^[1][2]

氟硅酸鉀通常用于木材防腐、陶瓷制造以及鋁和鎂的冶煉、農(nóng)業(yè)的殺蟲劑，也用于光學(xué)玻璃制造、合成云母及瓷釉制造等。

制備^[1]

現(xiàn)有的氟硅酸鉀是由氟硅酸用碳酸鉀或氫氧化鉀中和，或用氯化鉀或硫酸鉀沉淀而制得，存在以下幾方面的問題：

一是制備成本較高；

二是反應(yīng)效率不高，反應(yīng)不太容易控制。

CN201110412968.1針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備成本低的氟硅酸鉀的制備方法。包括如下步驟：

(1)混料：將二氧化硅粉末1份加入到耐酸陶器的反應(yīng)缸內(nèi)，接著將2.5～3份100％濃硫酸稀釋為濃度為42～50％的濃硫酸，加入到反映缸內(nèi)，開始攪動(dòng)，一邊攪動(dòng)一邊將含氟化鈣95％以上的螢石粉2～2.5份加入到缸內(nèi)，以重量份計(jì)；

(2)攪拌反應(yīng)：攪拌140～210分鐘，并控制反應(yīng)溫度在70～75℃之間；

(3)放漿過濾：采用麻袋和黃砂作為濾材，在過濾板上平鋪麻袋，上覆有0.5～1寸厚度的黃砂，將反應(yīng)后的漿液放出進(jìn)行過濾以濾除硫酸鈣沉淀，取濾液進(jìn)入下一步驟使用和處理；

(4)氟硅酸鉀沉淀：將氯化鉀飽和溶液與上述濾液混合后，開始攪拌3～5分鐘，再將 上層澄清液放出，得到氟硅酸鉀沉淀物；

(5)清洗、烘干：向氟硅酸鉀沉淀物中先加入濃度為0.1～0.5％的碳酸鉀稀溶液清洗，然后再用清水充分洗滌，用濾布過濾以除去濾液；將氟硅酸鉀沉淀物放入離心器中，甩出殘余水分后，再在溫度不超過320℃的條件下烘干。

為了對(duì)氟硅酸進(jìn)行充分利用，步驟(3)中，對(duì)濾渣硫酸鈣沉淀用清水進(jìn)行多次清洗，采用波美計(jì)測定清洗液至波美度為0°Bé為止；然后將波美度為8°Bé以上的濾液和清洗液合并起來，進(jìn)入下一步驟使用和處理；將波美度為8°Bé以下的清洗液留作下次生產(chǎn)時(shí)替代清水作為濾渣硫酸鈣沉淀的清洗液。步驟(4)中，所述濾液的波美度為13°Bé以上，所述濾液與所述氯化鉀飽和溶液的體積比為1∶2～3。有益效果：本發(fā)明采用的原料便宜易得，制備成本低；同時(shí)反應(yīng)容易控制，反應(yīng)效率高。

大顆粒制備^[2]

一種大顆粒氟硅酸鉀的制備方法，包括以下步驟：

（1）先向合成槽加入200kg氟硅酸鉀母液；

（2）開啟蒸汽，攪拌升溫至70℃；

（3）加入硫酸鎂，同時(shí)開啟氟硅酸溶液和氯化鉀溶液投料閥，開啟攪拌器，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，校準(zhǔn)投料量和投料速度，氟硅酸的投料速度為21.1kg/分鐘，氯化鉀的投料速度為20kg/分鐘，投料結(jié)束后；繼續(xù)攪拌反應(yīng)5分鐘后，停止攪拌，靜置沉降7分鐘，將上層澄清液放出；

（4）調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為65℃，按步驟（3）的操作完成第二次投料；

（5）調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為60℃，按步驟（3）的操作完成第三次投料；

（6）調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為55℃，按步驟（3）的操作完成第四次投料；

（7）調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為50℃，按步驟（3）的操作完成第五次投料，繼續(xù)攪拌反應(yīng)，待溫度降至40℃時(shí)，停止攪拌靜置沉降10分鐘，放出上層澄清液，開啟放料閥，開啟攪拌放料；

（8）開啟抽濾機(jī)抽濾，待母液抽凈后，放入清水沖洗至物料呈白色，然后進(jìn)行離心干燥（300℃）作業(yè)；

（9）定期檢測氟硅酸鉀結(jié)晶池內(nèi)母液水中氟硅酸和氯化鉀的濃度，控制廢水中氟硅酸含量0.1wt%～0.5wt%；

步驟（3）所述的氟硅酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.15%，氯化鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.4%；

步驟（3）、（4）、（5）、（6）、（7）的投料量為氟硅酸872kg，氯化鉀826kg。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明氟硅酸鉀顆粒粒度為，生產(chǎn)操作中具有便于抽濾，烘干時(shí)便于烘干，不結(jié)塊、不變色；

2、大顆粒的氟硅酸鉀更適合于用于光學(xué)玻璃制造等領(lǐng)域，流動(dòng)性好，分布均勻，使用時(shí)粉塵少，具備市場競爭力；

3、制備工藝中分多次向合成槽中投入氟硅酸、氯化鉀溶液，有利于復(fù)分解反應(yīng)充分進(jìn)行，提高了產(chǎn)品的收率，收率大于92%；而且對(duì)母液水進(jìn)行了回收利用，減少廢水處理成本，具備市場競爭力。

應(yīng)用^[3]

用氟硅酸鉀制備氟化鉀。

氟化鉀是一種重要的無機(jī)化合物，廣泛應(yīng)用于玻璃雕刻、食品防腐、電鍍和氟化氫鉀的制備等；在焊接領(lǐng)域主要用作各種合金或金屬焊接的助熔劑，在有機(jī)化合物生成領(lǐng)域用作氟化劑，還可以用作吸收氟化氫和水分的吸收劑，在農(nóng)藥領(lǐng)域用于生產(chǎn)氟乙酸鈉和氟乙酸胺殺蟲劑，在醫(yī)藥領(lǐng)域用于制備氟哌酸等。CN201310060890.0提供一種用氟硅酸鉀制備氟化鉀的方法，特別是利用濕法磷酸脫氟凈化過程中的副產(chǎn)物粗氟硅酸鉀制備氟化鉀同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)白炭黑和氟化氫 銨。包括步驟如下：

（1）將質(zhì)量濃度為10～50%氟硅酸鉀料漿加入到質(zhì)量濃度為10～25%的氨水中，氟 硅酸鉀：氨的摩爾比為1：（5.0～10.0），溫度50～90℃反應(yīng)0.5～2小時(shí)，得到含氟化鉀、氟化銨及二氧化硅的混合料漿；

（2）將步驟（1）中的混合料漿靜置沉降1～4小時(shí)，過濾得到含氟化鉀與氟化銨混合溶液的濾液和固體二氧化硅的濾餅；

（3）將步驟（2）中的濾液進(jìn)行冷卻、結(jié)晶、過濾分離和干燥后得到氟化鉀與氟化銨的混合晶體，將該混合晶體于220℃～260℃溫度進(jìn)行煅燒，氟化銨分解為氟化氫銨并升華冷凝至爐頂，爐底部得氟化鉀產(chǎn)品。

本發(fā)明中所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

主要參考資料

[1] CN201110412968.1 一種氟硅酸鉀的制備方法

[2] CN201410477110.7 一種大顆粒氟硅酸鉀的制備方法

[3] CN201310060890.0 一種用氟硅酸鉀制備氟化鉀的方法