基本信息
- 项目名称：
- 漂浮法分离制备氟化钠和白炭黑的实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 该项目利用磷肥厂副产的氟硅酸钠和桐柏碱矿的废碱液为原料制备氟化钠和二氧化硅，利用漂浮法很好的实现了发应生成的氟化钠和二氧化硅共沉淀的分离，既简化了工艺流程，又提高了产品质量，并且降低了生产成本，该技术未见报道。
- 详细介绍：
- 以氟硅酸和碳酸钠为原料，在氟硅酸与碳酸钠物质的量比1.0﹕3.5，反应温度90～95℃，反应时间150～180min， pH=6.6～7的条件下，一步沉降法制备氟化钠和白炭黑。对生成的共沉淀物氟化钠和白炭黑利用双锥分离器，采用母液漂浮法，控制母液的上升速度在4.0～5.0mm/s之间，实现了氟化钠和二氧化硅的有效分离，氟化钠的回收率可达99%以上，漂浮物中二氧化硅的回收率在96%以上，，氟化钠和二氧化硅的产品质量分别符合或超过国标GB4293-84和国标GB10571-89。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对目前氟化钠生产的存在效益差问题和我国磷肥行业的发展出现的状况及传统的生产方法存在的实际问题，本课题根据沉淀物氟化钠和二氧化硅密度和结晶特性的差异，在重力场中沉淀速度的不同，利用流体动力学原理，采用漂浮法分离和制备氟化钠和白炭黑，对生成的沉淀混合物利用双锥分离器，控制一定的液体流速，实现二者的分离，达到改进工艺，降低成本，提高产品质量之目的。
科学性、先进性及独特之处
- 目前国内外制备氟化钠的工艺路线较长，生产方法复杂，原料消耗偏高。用漂浮法分离和生产氟化钠和二氧化硅的实施，工艺简单，操作方便，不需要二步法中加入的氢氧化钠、盐酸或碳酸氢铵等原料，氟化钠的回收率高，漂浮物中二氧化硅的纯度高，与传统的生产方法相比，既保证了质量，减少了污染，又节约了成本，且产品质量符合国家一级标准，为工业化生产提供了理论指导。
应用价值和现实意义
- 本课题采用漂浮法分离和生产氟化钠和二氧化硅，工艺简单，操作方便。鉴于此，用氟硅酸钠作原料来生产氟化钠的开发研究有着广阔的应用前景。且理论计算与实验结果基本吻合，这说明，在理论指导下，按该方法分离氟化钠和二氧化硅体系是切实可行的。且对母液进行蒸发浓缩，可进一步提高氟化钠的收率，具有一定的推广价值。并且已于桐柏安达化工有限公司达成年产1万吨的生产合作意向，具有较强的社会应用价值。
学术论文摘要
- 我国磷肥生产副产大量的氟硅酸，大部分是以氟硅酸钠的形式回收，但氟硅酸钠用途窄，售价低，经济效益差，严重影响了生产厂家回收氟硅酸的积极性，同时也制约了磷肥行业的发展。这不但造成了氟、硅资源的严重浪费，而且很大程度上污染了环境。目前多采用两步沉降法制备氟化钠和白炭黑，即首先用氟硅酸钠和碳酸钠进行复分解反应，同时加入氢氧化钠控制反应液的pH值，生成氟化钠沉淀和可溶性的硅酸钠，沉淀过滤后，将母液进行酸化处理，得二氧化硅（白炭黑）沉淀。或先用氟硅酸与碳酸氢铵反应生成NH4F溶液和SiO2沉淀,再用NH4F溶液与氯化钠反应得NaF晶体和NH4Cl溶液。然后将NaF晶体、SiO2沉淀和NH4Cl溶液进行处理,分别制得氟化钠产品和白炭黑、氯化铵副产品。这些制备方法，工艺路线较长，生产方法复杂，原料消耗偏高。本文根据沉淀物氟化钠和二氧化硅密度和结晶特性的差异，在重力场中沉淀速度的不同，利用流体动力学原理，采用漂浮法分离和制备氟化钠和白炭黑，对生成的沉淀混合物利用双锥分离器，控制一定的液体流速，实现了二者很好的分离，改进了工艺，降低了成本，产品质量符合国家一级标准，为工业化生产提供了理论指导。
获奖情况
- 1李入林、刘建连等。漂浮法分离和制备氟化钠合二氧化硅的实验研究，南阳理工学院学报，2009（6）41-45 2.李入林、李津等。天然卤水和氟硅酸钠制备氟化钠和白炭黑的实验研究。无机盐工业2010年7月
鉴定结果
- 该项目通过对废物的回收利用，不仅提高了经济效益，更加保护了环境，达到了经济与环境的双赢，且原料来源广，产品效益好，该项目前景非常良好。
参考文献
- [1] 刘晓萍，李晓燕. 制备氟化钠的新工艺. 南昌水专学报，2001，20（3）52-54. [2] 天津化工研究院.无机盐工业手册(上册)[M].北京:化学工业出版社, 1995: 858-862. [3] 刘光启，马连湘，刘杰.化学化工物性数据手册[M]. 北京:化学工业出版社, 2002: 338-344. [4] 李入林，赵龙涛，石昌. 沉降法分离硫酸钠—硼酸的研究[J].中国井矿盐，2002（3）：18-20. [5] 薛河南，明大增，李志祥等.磷肥副产氟硅酸制白炭黑技术[J].无机盐工业, 2007, 39(5): 8-9. [6] 刘晓红，王贺云，李建敏等.由氟硅酸、碳酸氢铵制备高分子比冰晶石[J].无机盐工业，2006, 38(2): 36-39. [7] 刘晓萍，刘晓红.氟硅酸制氟化钠和白炭黑[J].化学工业与工程，2005，22（2）：154-156. [8] 刘晓红，卢芳仪，邱祖民等.用磷肥工业副产氟硅酸制氟化钠和白炭黑[J].化工环保.2001.21（3）：182，183
同类课题研究水平概述
- 氟化钠常用的几种生产方法有熔浸法、中和法、氟硅酸钠法、离子交换法。传统的生产法存在氟化钠和白炭黑共沉淀现象，增加了分离的难度，也影响了产品的质量。所以，目前国内外多采用两步沉降法制备氟化钠和白炭黑，即首先用氟硅酸钠和碳酸钠进行复分解反应，同时加入氢氧化钠控制反应液的pH值，生成氟化钠沉淀和可溶性的硅酸钠，沉淀过滤后，将母液进行酸化处理，得二氧化硅（白炭黑）沉淀。或先用氟硅酸与碳酸氢铵反应生成NH4F溶液和SiO2沉淀,再用NH4F溶液与氯化钠反应得NaF晶体和NH4Cl溶液。然后将NaF晶体、SiO2沉淀和NH4Cl溶液进行处理,分别制得氟化钠产品和白炭黑、氯化铵副产品。这些制备方法，工艺路线较长，生产方法复杂，原料消耗偏高，并且造成了氟、硅资源的严重浪费，而且很大程度上污染了环境。
