氟化鎂的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種氟化鎂的制備方法，本方法以鈉長石分解生產的含有氟化硅的氣體生成物和氧化鎂為原料反應生產氟化鈉。首先將所述含有氟化硅的氣體生成物通到吸收塔中水解生產氟硅酸溶液；其次將所述氟硅酸溶液置于反應釜中，與加入的所述氧化鎂發生反應，生成劉氟硅酸鎂；最后將所述六氟硅酸鎂高溫分解生產氟化鎂、四氟化硅，所述四氟化硅水解形成氟硅酸溶液，可繼續用于氟化鎂的制備。本方法工藝簡單、能耗低、環境污染小，綜合利用度高，有較好的經濟價值，易于推廣應用。
【專利說明】氟化鎂的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氟化鎂的制備方法，尤其涉及一種利用鈉長石制備氟化鎂的方法。
【背景技術】
[0002]氟化鎂為無色四方晶系體或粉末，能溶于硝酸，微溶于稀酸，難溶于水及醇；主要用于制造陶瓷、玻璃，冶煉鎂、鋁金屬的助熔劑；以及用于光學儀器中鏡頭及濾光器的涂層；還可做為光學透鏡的反折射劑及焊接劑。
[0003]傳統氟化鎂生產方法是采用不同的鎂鹽與氫氟酸反應，主要有碳酸鎂法、氧化鎂法、硫酸鎂法等，這些生產方法以氫氟酸誒原料。生產成本比較高。而且，現有的氟化鎂的生產工藝在生產過程中有大量廢液排放，對周圍環境影響比較嚴重。
【發明內容】
[0004]由鑒于此，本發明確有必要提供一種氟化鎂的制備方法以解決上述技術問題。
[0005]一種氟化鎂的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的質量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物；
制備氟硅酸溶液:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中進行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液；
制備氟硅酸鎂晶體:將所述包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于反應釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為10%?40% ;向所述反應釜中加入氧化鎂，使氧化鎂與所述氟硅酸溶液反應10分鐘?60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體；
制備氟化鎂:將所述六水氟硅酸鎂晶體在100°C?500°C的溫度下分解I?5小時，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水蒸氣。
[0006]基于上述氟化鎂的制備方法，所述鈉長石分解的步驟包括先在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應2小時?5小時得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物。在該步驟中，所述反應溫度可以為100°C、150°C、180°C、200°C，優選為120°C?200°C;所述反應時間優選為2.5小時?4小時。
[0007]基于上述氟化鎂的制備方法，所述制備氟硅酸溶液的步驟包括:
所述氣體生成物經所述一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到氟化鎂反應釜中進行反應，其中，所述一級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；
所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環槽，經泵打回到一級吸收塔中繼續吸收；
由所述一級吸收塔出來的尾氣進入所述二級吸收塔中，被所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續水解，所述二級吸收塔水解后的液體進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應，其中，所述二級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液；
所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環槽，經泵打回到所述二級吸收塔中繼續吸收；
檢測所述一級吸收循環槽、所述二級吸收循環槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到10mol/L時，吸收液達到飽和，將所述吸收液輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應。
[0008]基于上述氟化鎂的制備方法，在制備所述硫酸鈉溶液的步驟中，所述氧化鎂為固體或質量百分濃度為10%?40%的漿料。
[0009]基于上述氟化鎂的制備方法，制備所述氟化鎂的步驟進一步包括:用水吸收并水解所述四氟化硅及水蒸氣，過濾所述水解后的四氟化硅得到氟硅酸溶液和二氧化硅固體，回收該氟硅酸溶液制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
[0010]與現有技術相比，本發明主要利用鈉長石的分解排放的廢氣制備氟硅酸，利用氟硅酸與氧化鎂在常壓下反應來制備六水氟硅酸鎂晶體，并加熱分解所述六水氟硅酸鎂晶體得到氟化鎂，所以，本發明提供的氟化鎂的制備方法變廢為寶，大大緩解了鈉長石分解三廢排放對周圍環境造成的污染；本發明還可以回收氟硅酸溶液用于制備氟硅酸鎂晶體，循環使用，而且還可制備出副產品白炭黑，在一定程度上節約了成本；另外，本發明提供的分解鈉長石的工藝的反應溫度在100°C?200°C，反應條件溫和，對設備的要求比較低，用于制備冰晶石，可減少原料的消耗量；因此，本發明工藝簡單，成本比較低，綜合利用程度高，具有較好的經濟價值和社會價值，易于推廣應用。
【具體實施方式】
[0011]下面通過【具體實施方式】，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0012]實施例1
一種氟化鎂的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:先將鈉長石和螢石在10CTC下預加熱30分鐘左右，再加入98%的硫酸使三者在100°C和自生壓力下反應5小時左右，得到含有硫酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁的固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物，其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:1.55:3.28，反應原理為:
CaF2 + H2SO4 = 2HF + CaSO4
2NaAlSi308 + 24HF + 4H2S04 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 6SiF4 ? + 16Η 20制備氟硅酸溶液:將上述含有氟化硅的氣體生成物引入除塵過濾器中除塵；經除塵過濾后的氣體通入一級吸收塔中經所述一級吸收塔中吸收液吸收、進行水解，水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到氟化鎂反應釜中進行反應；所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環槽，經泵打回到一級吸收塔中繼續吸收；由所述一級吸收塔出來的尾氣進入二級吸收塔經所述二級吸收塔中吸收液吸收、繼續水解，所述二級吸收塔水解后的液體進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應，所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環槽，經泵打回到所述二級吸收塔中繼續吸收；檢測所述一級吸收循環槽、所述二級吸收循環槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到10mol/L時，吸收液達到飽和，將所述吸收液也輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應，其中，所述一、二級吸收塔中的吸收液為濃度為20%左右的乙醇水溶液；
制備氟硅酸鎂晶體:將所述氟硅酸溶液置于反應釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為10% ;向所述反應釜中加入氧化鎂固體，反應60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體；
制備氟化鎂:將上述六水氟硅酸鎂在200°C的溫度下分解4小時，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水汽；用水吸收并水解上述四氟化硅及水汽，過濾所述水解后的四氟化硅得到15%的氟硅酸溶液和二氧化硅固體；所述15%的氟硅酸溶液返回去制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
[0013]實施例2
一種氟化鎂的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預加熱的溫度為150°C，預加熱的時間為20分鐘；反應的溫度為150°C，反應的時間為3.5小時；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:2:4 ;
制備氟硅酸溶液:本實施例該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的實施方式相同；
制備氟硅酸鎂晶體:該步驟的實施方式與實施例1中合成氟硅酸鎂晶體的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:質量百分濃度為25%的氟硅酸溶液與質量百分濃度為30%的氧化鎂漿料反應35分鐘；
制備氟化鎂:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的分離氟化鎂的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:六水氟硅酸鎂的分解溫度為300°C，分解時間為3小時，回收的氟硅酸溶液的濃度為25%。
[0014]實施例3
一種氟化鎂的制備方法，包括以下步驟:
鈉長石分解:本實施例的該步驟的【具體實施方式】同實施例1中的鈉長石分解的【具體實施方式】基本相同，不同之處在于:預加熱的溫度為200°C，預加熱的時間為15分鐘；反應的溫度為200°C，反應的時間為2小時；其中，鈉長石、螢石、98%的硫酸的質量比為1:2.5:4.6 ；
制備氟硅酸溶液:本實施例該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的制備氟硅酸溶液的實施方式相同；
制備氟硅酸鎂晶體:該步驟的實施方式與實施例1中合成氟硅酸鎂晶體的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:質量百分濃度為40%的氟硅酸溶液與質量百分濃度為20%的氧化鎂漿料反應20分鐘；
制備氟化鎂:本實施例的該步驟的【具體實施方式】與實施例1中的分離氟化鎂的步驟的實施方式基本相同，不同之處在于:六水氟硅酸鎂的分解溫度為400°C，分解時間為2小時，回收的氟硅酸溶液的濃度為35%。
[0015]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種氟化鎂的制備方法，包括以下步驟: 鈉長石分解:將鈉長石、螢石、98%的硫酸按照1:(1.55?2.57):(3.28?4.62)的質量比混合，并在100°C?200°C和自生壓力下反應得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣與含有氟化硅的氣體生成物； 制備氟硅酸溶液:采用除塵過濾器過濾所述含有氟化硅的氣體生成物；將經除塵過濾后的氣體生成物依次通到一、二級吸收塔中進行水解得到包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液； 制備氟硅酸鎂晶體:將所述包括濃相物和氟硅酸溶液的水解液置于反應釜中，且使所述氟硅酸溶液的質量百分濃度為10%?40% ;向所述反應釜中加入氧化鎂，使氧化鎂與所述氟硅酸溶液反應10分鐘?60分鐘，過濾得到氟硅酸鎂溶液，濃縮結晶、離心分離、干燥得到六水氟硅酸鎂晶體； 制備氟化鎂:將所述六水氟硅酸鎂晶體在100°C?500°C的溫度下分解I?5小時，生成氟化鎂固體和四氟化硅及水蒸氣。
2.根據權利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:所述鈉長石分解的步驟包括:先在100°C?200°C下對所述鈉長石和螢石預加熱15分鐘?30分鐘，除去原料中的水分，得到干燥的鈉長石和螢石原料；再將98%的硫酸加入到所述干燥的鈉長石和螢石原料中反應2小時?5小時得到含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物。
3.根據權利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:所述制備氟硅酸溶液的步驟包括: 所述氣體生成物經所述一級吸收塔中的吸收液吸收、水解后進入一級濃相收集槽中，所述一級濃相收集槽收集的濃相物輸送到氟化鎂反應釜中進行反應，其中，所述一級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液； 所述一級濃相收集槽收集的液體溢流到一級吸收循環槽，經泵打回到一級吸收塔中繼續吸收； 由所述一級吸收塔出來的尾氣進入所述二級吸收塔中，被所述二級吸收塔中的吸收液吸收、繼續水解，所述二級吸收塔水解后的液體進入二級濃相吸收槽，所述二級濃相吸收槽收集的濃相物輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應，其中，所述二級吸收塔中的吸收液為10?30%的乙醇水溶液； 所述二級濃相收集槽收集的液體溢流到二級吸收循環槽，經泵打回到所述二級吸收塔中繼續吸收； 檢測所述一級吸收循環槽、所述二級吸收循環槽中的氟硅酸溶液中的氟離子濃度達到10mol/L時，吸收液達到飽和，將所述吸收液輸送到所述氟化鎂反應釜中進行反應。
4.根據權利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:在所述制備硫酸鈉溶液的步驟中，所述氧化鎂為固體或質量百分濃度為10%?40%的漿料。
5.根據權利要求1所述的氟化鎂的制備方法，其特征在于:所述制備氟化鎂的步驟包括:用水吸收并水解所述四氟化硅及水蒸氣，過濾水解后的四氟化硅得到氟硅酸溶液和二氧化硅固體，回收該氟硅酸溶液制備氟硅酸鎂，洗滌、干燥所述二氧化硅固體得到白炭黑。
【文檔編號】C01F5/28GK104445305SQ201410701005
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】梁國棟, 李英春, 付建國 申請人:嵩縣中科孵化器有限公司