氟硅酸钠生产新工艺及污水回收探讨.doc

1、1氟硅酸钠生产新工艺及污水回收探讨摘要：讨论当前氟硅酸钠的生产方法及特点，氟硅酸钠生产过程中产生的污水及其回收难点，通过实验改变原有生产工艺，解决氟硅酸钠生产过程中污水回收利用难题，并产生可观的经济效益。 关键词：氟硅酸钠生产 污水回收利用 1 前言 氟硅酸钠是一种重要的无机化工产品，随着农业和工业的发展，其用途越来越广泛。当前，氟硅酸钠的生产方法主要有氯化钠法和硫酸钠法，硫酸钠法和氯化钠法由于价格便宜，工艺成熟，被多数厂家采用。实际生产中氯化钠法生产成本低，工艺成熟，但由于其污水中含有盐酸，回收难度大，处理费用高，所以硫酸钠为原料的生产工艺被广大生产采用。硫酸钠为原料虽然有氯化钠为原料不具有

2、的部分优点，可是硫酸钠法工艺产生的污水中含有大量硫酸，同时还含有一定量的钠离子，污水的处理回收利用仍然是一道难题。为此，本公司以回收硫酸钠工艺中污水为出发点，做了大量的实验研究，成功将该法产生的污水直接用于磷酸萃取生产，解决了硫酸钠法氟硅酸钠生产中污水回收的难题。 2 氟硅酸钠生产中污水处理现状 无论是硫酸钠法还是氯化钠法，生产过程中都会产生大量的污水。硫酸钠法污水的组成主要是硫酸根、氟硅酸根和和钠离子；氯化钠法污水的主要组成是氯离子、氟硅酸钠和钠离子。不论是硫酸钠法还是氯化2钠法污水都有共同的特点：污水成酸性，都含有一定量的氟硅酸根，腐蚀性强，如不加以处理，会对环境造成严重的污染。 当前，有

3、将污水用于磷酸生产的，但由于污水中钠离子含量高，导致无法正常利用，污水处理的方法主要是采用石灰乳液进行中和，通过两级沉降分离，实现固液分离。上法中，污水经石灰乳处理后出水中氟含量与钙离子浓度和溶液的 pH 值有关。降低污水中的酸度，提高 pH 值、提高钙离子浓度，有利于降低出水氟离子浓度。也就是说，为保证出水中氟含量达标，出水 pH 与钙离子浓度必须满足一定的匹配条件。事实上在实际操作中，为使 pH 值达标，加入的石灰乳满足了中和的要求，但提供的钙离子浓度往往不够，造成氟化物不能达标。经试验，沉淀池出口pH 在 1011，氟的去除效果最佳。这方法虽能对污水进行处理，由于加入的石灰乳难以稳定控制

4、，处理后的污水仍难以达到排放标准。加上污水处理装置建设投资大，运行和维护费用高，此法不是最好的处理方法。3 原始工艺污水回收试验及设备结垢原因分析 3.1 污水回收试验 当前，氟硅酸钠的生产厂家基本都有湿法磷酸生产装置，大家都想将含有硫酸的污水回收至磷酸萃取系统使用，这样即可节约污水处理的费用又可回收其中的硫酸，产生一定的经济效益。为此，本公司先将氟硅酸钠装置的污水送入磷酸萃取槽内，连续试生产一个月，发现磷酸萃取装置的管道设备在使用污水后比污水使用前堵塞速度明显加快，污水使用前磷酸萃取装置管道设备清理周期在三个月以上，污水使用后清理3周期缩短至 10 天，造成磷酸系统管道设备堵塞频繁，严重影响

5、了磷酸系统的正常运行。 3.2 结垢原因分析 试验中对污水回收利用时，萃取槽中料浆取样进行了分析，其中H2SiF6 和 Na+浓度分别为：SiF62- 1.66mol/L、Na+ 6.7710-2mol/L 则萃取槽料浆中氟硅酸钠的实际溶度积为：KSP=Na+2SiF62-=7.610-3。 由氟硅酸钠在磷酸中溶解度特性可知1，萃取槽中 Na2SiF6 的实际溶度积 KSP=7.610-3 大于 Na2SiF6 在 60达到饱和时的溶度积KSP60=Na+2SiF62-=1.3710-3，所以系统中将会有 Na2SiF6 的生成。污水在实际回用过程中污水中的钠离子进入磷酸系统后与稀磷酸中的氟硅

6、酸反应再次生成氟硅酸钠，随后进入磷酸过滤系统，由于过滤后的磷酸管道设备没有保温措施，加上过滤部分有真空度的缘故，磷酸料浆在管道中降温较快，酸温从萃取槽中 80降到出酸温度 65左右，从Na2SiF6 的溶解特性可知，在 P2O5 浓度为 25%的磷酸溶液中，Na2SiF6在 80的溶解度为 1.2%以上，60时的溶解度为 1.0%左右，以至Na2SiF6 过饱和度增大在设备管壁表面形成晶核晶核生长形成结垢而大量析出2。所以只有降低污水中钠离子量才能减少氟硅酸钠在磷酸系统的生成量，延长管道设备的清理周期。 4 降低污水中钠离子实验 4.1 小试实验 由于氟硅酸钠生成的反应是一个可逆反应，现有工艺

7、中都采用硫酸4钠过量的方法保证反应尽量向正方向进行，但是在硫酸钠过量系数增大的同时进入污水中的钠离子含量也在不断的增加，使得氟硅酸钠在实际生产过程中硫酸钠的消耗较高，生产成本加大，同时钠离子的增多也不利于污水的后续回收利用，基于以上原因，本实验改变传统的生产工艺，采用酸过量的方法以期降低原料硫酸钠的消耗和污水中的钠离子含量。实验时以 142g 硫酸钠为基准，用质量浓度为 12%的氟硅酸与之反应，反应时间都保持在 15 分钟，反应在温度为 40的恒温水浴中进行。氟硅酸质量用量分别过量 5%、10%、15%、20%，以上每组实验分别做 4 次，反应完成后母液取样分析钠离子含量。经实验得出结论，随着

8、氟硅酸过量量的增加，母液中钠离子的含量不断减少，从氟硅酸质量过量 5%时的 0.35%降至过量 20%时的 0.25%，比硫酸钠过量时生产工艺污水中钠离子含量 0.8%低很多，当污水中的钠离子含量在 0.35%时，污水在萃取槽稀释后其浓度便达不到氟硅酸钠在此温度下的饱和浓度，不会有氟硅酸钠的生成。 4.2 装置放大实验 生产装置在工艺调整前，硫酸钠用量比理论量过量 25%，实际生产时污水中的钠离子含量高达 0.9%。经过小试实验后，在氟硅酸钠生产装置上同样对生产工艺进行调整，考虑到氟硅酸过量太多会造成一定量的氟硅酸浪费，硫酸钠和氟硅酸的比列按小试实验时氟硅酸质量过量 5%的生产工艺运行。连续进

9、行了为期三个月的生产装置放大实验，污水中的钠离子含量从以前的 0.9%降至调整后的 0.22%，硫酸钠的单耗从工艺调整前的 1.13 降低至 0.94，在试生产期间，产品质量完全合格。生产装置经过工艺调整后，其污水直接进入磷酸萃取槽使用，在连续使用两个月后5没有发生管道设备堵塞现象，完全可以直接用于磷酸萃取系统的生产。 5 结论 经小试实验及装置放大实验可知，硫酸钠法生产氟硅酸钠的方法中，只要将传统的硫酸钠过量的工艺改为氟硅酸过量 5%的生产工艺，每生产一吨氟硅酸钠可以降低硫酸钠消耗 0.19 吨。污水中的钠离子含量便会大大降低，可直接用于磷酸生产，且污水在使用过程中完全不会对系统造成影响。以我公司年产 2.5 万吨氟硅酸钠为例，每年可以减少硫酸钠消耗 0.475 万吨，回收硫酸 1.6 万吨。所以使用氟硅酸过量的工艺不仅具有良好的社会效益还有很好的经济效益。 参考文献 1赵胜贤. 湿法磷酸过滤系统的结垢成因与防结块措施J磷肥与复肥 2005.5（12） 2杨林军.阻垢剂对湿法磷酸中氟硅酸钾（钠）垢的抑制作用J.四川大学学报 2002.1（1）