氟硅酸钠生产工艺技术改造研究.docx

氟硅酸钠生产工艺技术改造研究 关键词：生产；废水；设计；资源回收 在湿法磷酸的生产中，会产生大量的氟硅酸溶液［１－２］，绝大多数企业将其加工成氟盐产品，以充分利用氟资源［３］氟硅酸钠是氟盐产品中比较常见的一种［４］，可用于农业、工业、建筑等领域［５－６］，常见的制备方法为氯化钠（工业级氯化钠）法我们公司的二水法湿法磷酸生产工艺浓缩工序副产的氟硅酸溶液运输至氟盐生产装置，通过与工业氯化钠反应制成氟硅酸钠甩干品氯化钠法工艺流程较长，生产粗放，而且需要添加石灰中和所产生废水中的稀盐酸，最终生成大量含氯废液及废渣处理废液和废渣难度很大且处理成本很高［７］据文献报道，硫酸钠法工艺流程短，技术更先进，产生的废液可返回湿法磷酸生产装置回收利用［８－１０］或用于普钙混化配酸［１１］，实现废液零排放，降低湿法磷酸或普钙的生产成本 １氟盐生产工艺技术升级改造 １．１氯化钠法 氯化钠法是以工业级氯化钠和氟硅酸为原料，生成氟硅酸钠和盐酸，化学方程式如式（１）所示Ｈ２ＳｉＦ６＋２ＮａＣｌ幑幐Ｎａ２ＳｉＦ６＋２ＨＣｌ（１）氯化钠法工艺流程较长，分为化盐、化灰、反应、离心、中和、沉降、压滤、包装等工序，生产粗放，产生大量含氯废水及废渣，外排污染环境。

氯化钠法生产工艺流程简图如图１所示 １．２硫酸钠法 硫酸钠法以硫酸钠（元明粉）及氟硅酸为原料，生成氟硅酸钠和硫酸，化学方程式如式（２）所示Ｈ２ＳｉＦ６＋Ｎａ２ＳＯ４幑幐Ｎａ２ＳｉＦ６＋Ｈ２ＳＯ４（２）硫酸钠法工艺流程短，分为化盐、反应、离心、包装等工序产生的废水溶液可用于湿法磷酸或普钙生产装置，充分回收硫、氟资源我们技术改造后的硫酸钠法生产工艺流程简图如图２所示 １．３技术改造的方法 １．３．１硫酸钠溶液的制备氯化钠常温下溶解度较高，且随温度变化不大，而硫酸钠常温下溶解度较小通过溶解度试验得知，采购的工业无水硫酸钠在３５℃时达到最大溶解度，质量分数为３３％根据公司氟盐生产装置特点，利用原有设备，设计了硫酸钠的溶解工艺：将化盐池隔开分为Ａ室、Ｂ室和Ｃ室Ａ室、Ｂ室用于溶解硫酸钠，交替进行；Ｃ室作为废液收集池天然气热水锅炉供给６０℃左右的热水，储存于热水缓冲罐中，生产时向化盐池（Ａ室或Ｂ室）中加入热水和冷水，调节温度至（４０２）℃（考虑管路温降），达到８０％液位后开启搅拌桨并均匀加入硫酸钠直至溶液比重达到１．３１０～１．３１５，然后停止搅拌并沉降５～１０ｍｉｎ，待原料中带来的杂质有效沉降后，该硫酸钠溶液即可用于下步生产。

当Ａ室或Ｂ室底部沉降物容积达到化盐池总容积的５％后加入工艺水稀释至质量分数为１０％～１５％，然后通过输送泵输送至Ｃ室，在Ｃ室中进一步沉降，上清液返回Ａ室或Ｂ室继续化盐１．３．２废液沉降采用硫酸钠法将产生含有一定固体颗粒的废液，固体主要成分为硅胶及氟硅酸钠颗粒这些固体颗粒大多晶粒细小，若连同稀硫酸废液输送至磷酸生产装置，将严重影响湿法磷酸生产本次技术改造设计了一个容积４５０ｍ３的废液沉降池，该沉降池由两组高度依次降低的隔墙隔开，起到分级沉降作用反应结晶后的母液、洗液以及离心机滤液经铺设的玻璃钢管线自流至该沉降池的第一室进行分级沉降，使得废液中的氟硅酸钠以及硅胶颗粒先后被截留在沉降池的不同沉降室中待沉降物量达到沉降池容积的２０％～３０％后分别进行压滤，压滤出来的滤饼再分类处理沉降后的上清液则输送至磷酸生产装置回收 ２不同工艺方法对比 ２．１氯化钠法与硫酸钠法 两种工艺方法均采用间歇法生产，投料方式均为先加氟硅酸溶液后加硫酸钠溶液或氯化钠溶液当消耗同等质量的原料氟硅酸时，氯化钠法工艺及硫酸钠法工艺所生产的产品氟硅酸钠的质量及收率情况如表１所示由表１可知，当氟硅酸折纯单耗为０．８９ｔ／每吨氟硅酸钠产品时，硫酸钠法工艺生产的氟硅酸钠产品的收率以及产品质量较优。

２．２原料过量时对单耗及产品收率的影响 为了降低生产成本，不同的企业根据两种原料的单价以及单耗选取其中一种原料过量，以提高另一种原料的利用率，并获得较大的氟硅酸钠颗粒［１２］技术改造后，我们对原料氟硅酸过量和硫酸钠过量分别进行了试验，两种原料分别过量时对氟硅酸钠产品收率及质量的影响如表２所示由表２可知，（１）相比于硫酸钠过量的方法，采用氟硅酸过量的方法生产产品氟硅酸钠时，产品中的氟硅酸钠质量分数相等，产品中游离盐酸的质量分数略低，收率以及产品的干燥失重均略高因此采用硫酸钠过量的方法所生产的氟硅酸钠产品的收率以及质量较优２）相比硫酸钠过量的方法，氟硅酸过量时的氟硅酸折纯单耗略高，而硫酸钠的折纯单耗却远低，我们公司采购的硫酸钠成本又高于氟硅酸，因此采用氟硅酸过量的方法可大大降低生产成本另外，采用硫酸钠过量法生产氟硅酸钠所产生的废液中的钠离子含量远低于氟硅酸过量法产生的废液中的钠离子含量，可有效避免过量的钠离子在湿法磷酸装置中生成较难去除的结垢总体来说，采用氟硅酸过量的方法较好 ３结论 以硫酸钠法取代氯化钠法生产氟硅酸钠，产生的废液可用于湿法磷酸装置，实现了硫、氟等资源循环利用，解决了废液处理难题。

对于硫酸钠法工艺，采用氟硅酸过量的方式不仅提高了硫酸钠利用率，而且显著降低了生产成本综合来说，硫酸钠法具有较大的社会效益、环保效益和经济效益。