一种氟化铵与硫酸钠制备氟化钠的方法与流程

本发明涉及氟化钠生产，尤其涉及一种氟化铵与硫酸钠制备氟化钠的方法。

背景技术：

1、为推进氟硅酸综合高价值利用，充分发挥现有氟硅酸经济价值，根据市场需求和现有氟硅酸盐、氟化盐装置特性，为增加公司无机氟化工产品品种，开展“氟化铵与硫酸钠生产氟化钠产业化技术”开发。研究以廉价的硫酸钠替代氢氧化钠来生产氟化钠，增加氟硅酸资源综合利用途径，丰富氟硅酸盐产品结构，使其更好适应市场需求。

2、氟化钠是一种重要的化工原料，用途十分广泛，它是许多氟化合物中氟离子的主要来源。与氟化钾相比，它不但价格便宜，也不会发生潮解，可作为木材防腐剂、酿酒杀菌剂、电解铝调整剂、牙膏氟化剂等。生产方法有熔浸法、氢氟酸中和法、氟化铵纯碱法、氟硅酸钠纯碱法和离子交换法，国内以氢氟酸中和法和氟硅酸钠纯碱法为主，但氟硅酸钠纯碱工艺所得产品二氧化硅含量较高，最终影响产品品质，且尾气排放中有大量二氧化碳气体排出。针对氟硅酸钠法存在的问题及光伏行业副产的大量硫酸钠，为实现资源综合利用，本发明研究开发了一种氟化铵和硫酸钠生产氟化钠方法，用氟化铵与硫酸钠为原料进行反应，生成氟化钠沉淀和硫酸铵溶液，根据溶解度的不同分离出氟化钠与硫酸铵，再进行水洗浓缩，最终得到氟化钠和硫酸铵产品，再通过分析各项指标，进行物料衡算。

技术实现思路

1、为了解决上述问题本发明提供了一种氟化铵与硫酸钠制备氟化钠的方法。

2、本发明的方案是：

3、一种使用氟化铵与硫酸钠制备氟化钠的方法，包括下列步骤：

4、1)氟化铵加水溶解后，得到溶液a,将溶液a加热；

5、2)待温度达到预定温度时，取计量好的氢氧化钠与硫酸钠粉末按一定比例依次直接倒入溶液a中进行一次合成反应，得到溶液b；

6、3)待一次合成反应结束后向溶液b中加氢氧化钠溶液进行反调，使溶液ph值达到6.8～7.0，趁热过滤，得到氟化钠与滤液c；

7、4)将氟化钠进行三次逆流洗涤，一次洗液并入滤液c，待合并液温度达到一次合成温度时，再加入一定量的氟化铵与硫酸钠进行二次合成，反应时间同一次合成时间相同，待反应结束后，过滤洗涤后得到氟化钠与滤液d；

8、5)滤液d浓缩至一定浓度后，过滤三次逆流洗涤得到氟化钠与滤液e，最后将三次所得氟化钠合并干燥，最终得到氟化钠产品。

9、本发明创新性的使用氢氧化钠与硫酸钠按一定比例配制为钠源，且经过一次合成、二次合成，氟化钠产品收率可达90％以上，并且在过程中使用了少量的氢氧化钠进行反调控制反应体系的ph值，所得氟化钠产品质量达到gb/t4293-1984一级品质；此法原料利用率高，成本低，得到的产品质量高。

10、作为优选的技术方案，所述步1)中氟化铵加水配制成的溶液a的浓度为22.5％～24.5％。

11、作为优选的技术方案，所述2)中反应时氟化铵投料量为18％～20％。

12、作为优选的技术方案，所述2)中反应时的温度为78℃～80℃。

13、作为优选的技术方案，所述2)中的反应时间为160～180min。

14、作为优选的技术方案，所述2)中氢氧化钠与硫酸钠中na离子质量比为0.05～0.08：0.95～0.92。

15、作为优选的技术方案，所述3)反调过程中氢氧化钠中钠离子投料量为反应中钠离子总质量的2.85％～3％。

16、作为优选的技术方案，所述4)二次合成过程中氟化铵投料量为一次合成氟化铵投料量的12％～15％；硫酸钠投料量为一次合成硫酸钠投料量的8％～12％。

17、作为优选的技术方案，所述5)结束后，将5)中得到的滤液e经浓缩、冷却、结晶、过滤得到硫酸铵晶体与滤液f，将硫酸铵晶体干燥后得到硫酸铵产品，滤液f返回作为氟化铵溶解用水。

18、考虑到氟化钠与硫酸铵溶解度对产品氟化钠含量及收率的影响，故在配制氟化铵溶液时，需控制加水量，在本发明中，取计量好的固体氟化铵，配制成浓度为22.5％～24.5％的氟化铵溶液，搅拌升温，若温度过低，硫酸铵溶解度减小，在反应过程中有硫酸铵晶体析出，最终导致氟化钠含量降低，达不到gb/t4293-1984《氟化钠》一级指标要求，若温度过高，此时产品氟化钠已达到一级指标要求，则加大氟化钠生产成本，因此待氟化铵溶液温度上升至75℃～80℃，快速加入氢氧化钠固体，氢氧化钠加入完成后加入硫酸钠固体，如果先加入硫酸钠固体，整个反应体系溶液ph值在5左右，呈弱酸性，而氟化钠饱和溶液ph值为7左右，因此在弱酸性条件下不利于氟化钠生成。期间时间间隔为1～2min，搅拌反应3h，但随着反应时间增加，溶液ph值又降低至5.6～5.8；因此将反应后溶液加入氢氧化钠进行反调至ph值为6.8～7.0，加入适量氢氧化钠进行反调，调节到ph在6.8～7.0，继续搅拌10～20min左右进行过滤，得到氟化钠固体及滤液a，将氟化钠固体加少量清水洗涤，过滤，最终得到氟化钠产品1；

19、洗涤液与滤液a合并，加入一定量的氟化铵，水浴搅拌升温至75℃～80℃，再加入一定量的硫酸钠进行二次反应，此时溶液中含有氟化钠，有利于二次合成中氟化钠晶核的生成，提高氟化钠收率。搅拌反应3h后过滤洗涤，最终得到氟化钠产品2和滤液b；根据硫酸铵溶解度，将滤液b浓缩至硫酸铵饱和溶解度，过滤洗涤得到氟化钠产品3及硫酸铵母液，将氟化钠产品1、2、3合并干燥，最终达到产品氟化钠；硫酸铵母液经浓缩过滤后再次进行一次、二次反应循环利用，同理，此时浓缩液中含有氟化钠，有利于一次、二次合成中氟化钠晶核的生成，提高氟化钠收率。

20、本发明的反应原理如下：

21、2hh4f+na2so4→2naf+(hh4)2so4

22、由于采用了上述技术方案一种用氟化铵与硫酸钠制备氟化钠的方法，包括下列步骤：1)氟化铵加水溶解后，得到溶液a,将溶液a加热；2)待温度达到预定温度时，取计量好的氢氧化钠与硫酸钠粉末按一定比例依次直接倒入溶液a中进行反应，得到溶液b；3)待反应结束后向溶液b中加氢氧化钠溶液进行反调，使溶液ph值达到6.8～7.0，趁热过滤，得到氟化钠与滤液c；4)将氟化钠进行三次逆流洗涤，一次洗液并入滤液c，再加入一定量的氟化铵与硫酸钠进行二次合成，反应条件同上，过滤洗涤后得到氟化钠与滤液d；5)滤液d浓缩至一定浓度后，过滤三次逆流洗涤得到氟化钠与滤液e，最后将三次所得氟化钠合并干燥，最终得到氟化钠产品。

23、与现有技术相比，本发明具有下列优点和有益效果：

24、(1)本发明在制备过程中，开发了一条高品质氟化钠的工艺制备路线，以磷肥副产氟硅酸生产的氟化铵和光伏行业副产硫酸钠为原料制备高品质氟化钠，有效解决了磷肥副产氟硅酸及光伏行业副产硫酸钠资源利用问题，极大地提升了副产物的价值，提高了磷肥行业及光伏行业的市场竞争力。

25、(2)本发明在制备过程中，采用了一次合成、二次合成，大大提高了氟化钠产品收率。

26、(3)本发明在制备过程中，采用氢氧化钠和硫酸钠按一定比例配制为钠源，且加入少量的氢氧化钠进行反调，通过控制反应体系的ph值，大大提高了产品氟化钠品质，具有很好的经济效益。