[发明专利]一种氟硅化合物制备高品质氟化氢铵的方法

说明书

本发明一种氟硅化合物制备高品质氟化氢铵的方法，涉及化工领域中氟化工行业无机氟盐的制备技术。本发明将固体氟硅酸或四氟化硅气体，加入在饱和氟化铵溶液中，同时通入过量的氨进行氨解反应，待反应完全后，分别得到氟化铵晶浆和二氧化硅悬浊液，以下依次按六个步骤进行，最后得到高品质的氟化氢铵产品，反应液返回系统循环使用。本发明工艺技术使原料带入的杂质主要留在二氧化硅中，更容易生产出高品质的氟化氢铵产品。同时解决了磷肥企业生产中的氟污染问题使氟资源得到回收利用，系统循环操作不新增三废。

技术领域

本发明涉及化工领域中氟化工行业无机氟盐的制备技术，具体来说涉及一种利用含氟废弃吸收液或氟硅酸来制备氟化氢铵的技术方法。

背景技术

氟化氢铵主要用作玻璃蚀刻剂、防腐剂、氧化铍制金属铍的溶剂、化学试剂、锅炉给水系统和蒸汽发生系统的清洗剂、发酵工业消毒剂和硅素钢板表面处理剂、制造陶瓷和铝镁合金的氧化剂、有机合成氟化剂、电镀液、提取稀有元素的溶剂、油田沙石的酸化处理剂，硅素钢板的表面处理剂和铝型材表面处理时的腐蚀剂等。高纯氟化氢铵还可用于电子、试剂和医药行业。近年随着铝表面装饰工艺开始使用氟化氢铵作腐蚀剂，它的市场需求持续增加。

目前，氟化氢铵的生产原料是氢氟酸(或无水氟化氢)和氨水(或液氨)，其工艺包括直接法和间接法两种，直接发是将高纯氟化氢与高纯氨直接反应生产氟化氢铵，产品质量很高，外型是熔融后的片状物。间接法(液相法)采用氟化氢与氨在水溶液中生成氟化氢铵，然后通过结晶、分离、干燥的方法生产氟化氢铵。

国内氢氟酸(无水氟化氢)生产工艺中，目前仅贵州瓮福有一条以氟硅酸为原料生产氢氟酸的生产线，其他均以萤石粉和硫酸为原料生产。而萤石是一种不可再生的战略性资源，我国虽曾有丰富的储藏，但目前也面临着枯竭的状况(特别是单生矿产)，为此，国家已实行了不再发放新的萤石开采许可证，并实行配额出口(出口配额也在逐年减少)等有关政策。随着萤石资源的减少，萤石粉供应将日趋紧张，而萤石粉的价格也将一路走高，这将使萤石粉－硫酸法生产氢氟酸或无水氟化氢受到极大的限制甚至停产。因此，完全利用昂贵的、来之不易的氟化氢去生产氟化氢铵，就显得不够经济。从磷肥企业的含氟废气吸收液生产氟化氢铵产品，是资源综合利用和氟化工发展的趋势。

目前使用磷肥企业副产的氟硅酸来生产氟化氢铵的技术较多，但都是在氟化氢铵生产工序将氟化铵溶液采用各种方式进行浓缩，得到氟化氢铵产品，这样就会在浓缩初期产生大量的含氟稀氨水，后期因氟化铵大量分解挥发出浓缩系统，在尾气系统中重新结晶堵塞管道。多氟多化工股份有限公司申请的专利CN101898769A号中“一种高纯氟化氢铵的生产方法”提到的向氟化铵反应液中通无水氟化氢制备氟化氢铵，其原料氟化铵由磷肥行业副产的氟硅酸经氨解制得；事实上通过氟硅酸氨解是不容易直接得到氟化铵反应液，且氟硅酸原料中带来的水在生产中怎样离开系统也未说明；若用氨解后的氟化铵溶液浓缩后得到氟化铵反应液，就存在大量的含氟铵冷凝水，且氟硅酸所带的各种杂质全部进入氟化氢铵产品中。瓮福(集团)有限责任公司申请的专利CN102491370A号中“一种回收含氟硅渣中氟资源生产氟化氢铵的方法”提到的在氟化铵溶液中通入无水氟化氢，并使无水氟化氢与氟化铵溶液混合均匀，充分反应，直到溶液PH达到2～4，得到质量浓度为21～37％的氟化氢铵溶液；与结晶后的氟化氢铵母液混合，进行三效蒸发浓缩，直到氟化氢铵的浓度达到质量浓度为60～80％；送至结晶器中，冷却结晶3h～7h，得到氟化氢铵固液混合物；分离得到氟化氢铵产品及氟化氢铵母液。因为氟化氢铵在热水中易分解，因此浓缩氟化氢铵溶液时，氟化氢铵发生分解反应，大量氟化氢、氨随水蒸气挥发从而产生大量的氟铵冷水，且氟硅酸所带的各种杂质全部进入氟化氢铵产品中。云南三环化工有限公司和天津化工研究设计院共同申请的专利CN1554586A号中“一种氟化氢铵的制备方法”提到的氟硅酸铵氨解后得到的氟化铵溶液经浓缩、干燥，即得到所需的氟化氢铵产品；该工艺存在如下问题，一是由于氟化铵在热水中极易分解，大量氟化氢、氨随水蒸气挥发从而产生大量的氟铵冷凝水；二是氟化铵直接浓缩的得到是氟化铵和氟化氢铵的混合物，三是氟硅酸所带的进入氟化铵溶液中的各种杂质均进入了氟化氢铵产品中。