以氟硅酸钠为原料制取氟化合物和二氧化硅的生产方法.pdf

因此，本发明的目的是提供一种经济、有效、能充分利用氟硅酸钠
中的每一元素生产氟的化合物和有着高比表面积沉淀二氧化硅——白炭
黑的方法。其中氟的化合物可以是氟化钠、氟化铵、氟化钾、冰晶石等。

本发明的实施包括四个步骤：第一步是氟硅酸钠和氟化铵溶液反应；
第二步是反应物的氨化处理；第三步是氟化钠、二氧化硅和氟化铵溶液
的分离；第四步是氟化铵溶液的进一步加工。其特征为第一步反应时氟
化铵的浓度为25～40％NH₄F，用量为理论量的100～300％，反应温度
50～90℃，时间20分钟以上，反应生成物为氟化钠结晶、氟硅酸铵溶液、
氟硅酸铵和氟化铵组成的七氟化合物NH₄F.(NH₄)₂SiF₆结晶，将上述反应
物以液氨、气氨或含有水蒸气的气氨在温度40～90℃条件下，以二段氨
化的方法进行氨化。第一段控制液相PH值为7.2～7.5，第二段控制液相
PH值在8以上，然后利用重力沉降分离的方法，首先将氟化钠结晶从氨
化后的物料中分离出来，经沉降、干燥后制得氟化钠产品，分离出来的
二氧化硅和氟化铵溶液经陈化1小时以上后，采用过滤分离的方法将二
氧化硅分离出来，经洗涤干燥制得比表面积为100m²/g以上的沉淀白炭
黑产品。滤液即为35～45％NH₄F的高浓度氟化铵溶液。部分滤液和二氧
化硅的洗液配成氟化铵反应液返回第一步工序和氟硅酸钠反应，剩余部
分的氟化铵溶液则进一步加工，制取多种氟化合物。

本发明方法的第一步为氟化铵溶液和氟硅酸钠的反应，其反应式为：

本步反应的特征在于采用高浓度、高用量的氟化铵溶液与氟硅酸钠
反应，以至生成的氟硅酸铵除了以溶液形态出现外尚有部分和氟化铵结
合，以七氟化合物NH₄F.(NH₄)₂SiF₆的固体形态出现。

紧接着的是氨化反应，将第一步反应生成的料浆进行氨化。这时，
其中的氟硅酸铵转化为氟化铵和二氧化硅，其反应式为：

由于氟化铵的反应能力较强，在第一步反应中，氟硅酸钠很难做到
全部分解，在氨化反应的条件下，未分解的氟硅酸钠则可完全分解，其
反应式为：

为了得到高浓度的氟化铵溶液和适用于橡胶补强用的沉淀白炭黑，
本发明采用液氨、气氨或含有水蒸气的气氨作为氨化剂，分二阶段进行
氨化，第一阶段控制液相PH值为7.2～7.5，第二阶段控制液相PH值在8
以上，且氨化过程的温度控制在50～70°为宜。温度过高，氨的损失将加
大。

第三步是将上述氨化反应后含有氟化钠、二氧化硅和氟化铵溶液的
料浆进行有效的分离，这是本发明的关键。于是，利用氟化钠和二氧化
硅在液相中沉降速度的不同，采用重力分离的方法，首先将沉降速度较
快的氟化钠分离出来，经过滤、洗涤、干燥即制得氟化钠产品。悬浮在
氟化铵溶液中的二氧化硅则陈化1小时以上后，采用过滤分离的方法分
离出来，经洗涤、干燥后即为沉淀二氧化硅——白炭黑产品。其比表面
积可达100m²/g以上。过滤得到的滤液即为高浓度的氟化铵溶液，浓度
可达35～45％NH₄F，一部分和洗液混合后返回第一步供分解氟硅酸钠应
用。

第四步为对所得高浓度氟化铵溶液的加工，以制取氟化铵、氟化钠、
氟化钾、冰晶石等。

当加入钠盐时，则可制取氟化钠。钠盐的加入量通常为理论量的
120％以上，反应温度在40～90℃。以加入氯化钠为例，反应式为：

由于氟化铵的浓度比较高，为从分离氟化钠以后的母液中采用热法
分离和回收氟化钠、氯化铵创造了条件，分离出来的氯化钠可以返回参
与和氟化铵溶液的反应，分离出来的氯化铵则可作为副产品出售。

制取冰晶石的方法则显得较为特别，为了制取冰晶石，将从氨化处
理后的料浆中沉降分离出来的氟化钠稠浆或滤饼和过滤分离掉二氧化硅
后的氟化铵溶液，合并成不含二氧化硅的氟化钠、氟化铵料浆，和铝酸
钠反应，制取冰晶石，其反应式为：

当氟化铵溶液和氢氧化钾或是碳酸钾反应时，则可制得氟化钾，与
氢氧化钾的反应式为：