способ получения кремнефторида натрия

Формула изобретения

Способ получения кремнефторида натрия из фторсодержащих газов производства экстракционной фосфорной кислоты и удобрений путем их водной абсорбции, нейтрализации полученной кремнефтористо-водородной кислоты содой при рН 0,2-3 в течение 0,25-1 ч, отстаивания полученных кристаллов, их отделения и сушки, отличающийся тем, что нейтрализацию проводят в присутствии бикарбоната натрия при массовом соотношении сода:бикарбонат натрия, равном 1:1-4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению соединений фтора и может быть использовано в производстве кремнефторида натрия из фторсодержащих газов.

Известен способ получения кремнефторида натрия путем нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содой (КФВК) при рН 2,2-2,8 в течение 1,5-2 минут, отстаивания полученных кристаллов, их отделения и сушки [А.с. № 566764, кл. С01В 33/10, 29.03.76].

Однако для указанного способа характерна недостаточно высокая скорость отстаивания полученных кристаллов кремнефторида натрия (меньше 4 м/ч).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ [А.с. № 859293, кл. С01В 33/10, B01D 53/14, 18.07.79] получения кремнефторида натрия из фторсодержащих газов производств экстракционной фосфорной кислоты и удобрений путем их водной абсорбции, нейтрализации полученной кремнефтористоводородной кислоты содой или едким натром при рН 0,2-3 в течение 0,25-1 ч, отстаивания полученных кристаллов, их отделения и сушки. Получают основную массу кристаллов Na ₂SiF₆ с размером 40-60 мкм.

Однако для известного способа также характерна недостаточно высокая скорость отстаивания кристаллов кремнефторида натрия (5-7 м/ч).

Цель изобретения - повышение скорости отстаивания кристаллов кремнефторида натрия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения кремнефторида натрия из фторсодержащих газов производства экстракционной фосфорной кислоты и удобрений путем их водной абсорбции, нейтрализации полученной кремнефтористоводородной кислоты содой при рН 0,2-3 в течение 0,25-1 ч, отстаивания полученных кристаллов, их отделения и сушки, согласно изобретению, нейтрализацию ведут в присутствии бикарбоната натрия при массовом соотношении сода:бикарбонат натрия (Na₂CO₃:NaHCO₃), равном 1:1-4.

Способ осуществляют следующим образом.

Из фторсодержащих газов производства экстракционной фосфорной кислоты и удобрений путем их водной абсорбции получают кремнефтористоводородную кислоту, которую нейтрализуют в реакторах при перемешивании при рН 0,2-3 в течение 0,25-1 ч раствором соды в присутствии бикарбоната натрия при массовом соотношении сода:бикарбонат натрия, равном 1:1-4. Получение кремнефторида натрия основано на реакциях:

Далее реакционную массу, представляющую собой нейтрализованную суспензию кристаллов кремнефторида натрия, подают в отстойник. Сгущенную пульпу кристаллов кремнефторида натрия сушат в печи «кипящего слоя» и выпускают в виде готового продукта. Маточный раствор после отстойника возвращают в процесс производства экстракционной фосфорной кислоты или утилизируют путем обработки раствором «известкового молока».

Ведение процесса нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содой в присутствии бикарбоната натрия при массовом соотношении Na₂СО₃:NaHCO₃ выше, чем 1:1, и ниже, чем 1:4, приводит к уменьшению скорости отстаивания кристаллов кремнефторида натрия. Также при увеличении массовой доли NaHCO ₃ в смеси реагентов больше чем 1:4, снижается выход продукта.

При ведении процесса нейтрализации КФВК раствором, содержащим в заданных пределах массового соотношения сода: бикарбонат натрия, получают основную массу кристаллов кремнефторида натрия размером 60-70 мкм, скорость их отстаивания 8-10 м/ч.

Целесообразность выбранных пределов показателей процесса приведена в примерах.

Пример № 1 (по прототипу). Фтористые газы в количестве 1000 нм ³, содержащие 15,6 г/нм³ SiF₄, поглощают водой и получают раствор, содержащий 14,4 кг H₂SiF ₆ и 3 кг SiO₂. Кислоту нейтрализуют раствором соды при рН 1 и реакционную смесь выдерживают 0,3 часа. Кристаллы Na₂SiF₆ с преобладающим размером 50-60 мкм отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 5-7 м/ч. После сушки кристаллов в печи кипящего слоя получают 18 кг 98,5% Na ₂SiF₆, выход продукта составляет 96%.

Пример № 2. Фтористые газы в количестве 10000 нм³, содержащие 10,4 г/нм³ SiF₄ и 1,6 г/нм³ HF, поглощают водой и получают 720 кг 16%-ного раствора КФВК, содержащего 1,67% SiO₂ (КФВК содержит 115,2 кг H ₂SiF₆ и 12,0 кг SiO₂). КФВК нейтрализуют раствором, содержащим 8% Na₂CO₃ и 8% NaHCO ₃; массовое соотношение Na₂СО₃:NaHCO ₃=1:1. Полученные кристаллы кремнефторида натрия с преобладающими размерами 60-70 мкм отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 8 м/ч. После сушки кристаллов в печи кипящего слоя получают 145,8 кг 99,0%-ного Na₂SiF₆, выход продукта составляет 96%.

Пример № 3. Фтористые газы в количестве 10000 нм³, содержащие 10,4 г/нм³ SiF₄ и 1,48 г/нм³ HF, поглощают водой и получают 711 кг 16%-ного раствора КФВК, содержащего 1,77% SiO₂. КФВК нейтрализуют раствором, содержащим 3% Na₂CO₃ и 12% NaHCO₃ ; массовое соотношение Na₂CO₃:NaHCO ₃=1:4. Полученные кристаллы кремнефторида натрия с преобладающими размерами 60-70 мкм отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 10 м/ч. После сушки кристаллов в печи кипящего слоя получают 143,7 кг 99,2%-ного Na₂SiF₆, выход продукта составляет 96%.

Пример № 4. Фтористые газы в количестве 10000 нм³, содержащие 10,4 г/нм³ SiF₄ и 1,72 г/нм³ HF, поглощают водой и получают 729 кг 16%-ного раствора КФВК, содержащего 1,56% SiO₂. КФВК нейтрализуют содобикарбонатной суспензией - отходом производства пищевого бикарбоната, содержащей 3,5% Na₂СО₃ и 9% NaHCO₃; массовое соотношение Na₂CO₃:NaHCO₃=1:2,6. Полученные кристаллы кремнефторида натрия с преобладающими размерами 60-70 мкм отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 10 м/ч. После сушки кристаллов в печи кипящего слоя получают 147,4 кг 99,2%-ного Na₂SiF₆, выход продукта составляет 96%.

Пример № 5. Фтористые газы в количестве 10000 нм³, содержащие 10,4 г/нм³ SiF₄ и 1,72 г/нм³ HF, поглощают водой и получают 729 кг 16%-ного раствора КФВК, содержащего 1,56% SiO₂. КФВК нейтрализуют раствором, содержащим 2,4% Na₂CO₃ и 12% NaHCO ₃; массовое соотношение Na₂CO₃:NaHCO ₃=1:5. Полученные кристаллы кремнефторида натрия отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 7 м/ч. После сушки кристаллов в печи кипящего слоя получают 145,3 кг 98,5%-ного Na₂ SiF₆, выход продукта составляет 94%.

Пример № 6. Фтористые газы в количестве 10000 нм³, содержащие 10,4 г/нм³ SiF₄ и 1,6 г/нм³ HF, поглощают водой и получают 720 кг 16%-ного раствора КФВК, содержащего 1,67% SiO₂. КФВК нейтрализуют раствором, содержащим 9% Na₂CO₃ и 6% NaHCO₃ ; массовое соотношение Na₂CO₃:NaHCO ₃=1,5:1. Полученные кристаллы кремнефторида натрия с преобладающими размерами 40-50 мкм отделяют в отстойнике, скорость отстаивания 6 м/ч. Сгущенную пульпу кристаллов кремнефторида натрия сушат в печи кипящего слоя, получают 146,6 кг 98,5%-ного Na₂ SiF₆, выход продукта составляет 96%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить скорость отстаивания кристаллов кремнефторида натрия до 8-10 м/ч за счет увеличения доли кристаллов с размером 60-70 мкм до 80-85%. Кроме того, способ позволяет перерабатывать КФВК, загрязненную диоксидом кремния, в качественный продукт; расширяет сырьевую реагентную базу производства кремнефторида натрия.