氟化铵制备氟化钙最优条件研究

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1、氟化铵制备氟化钙最优条件研究廖靖华，王丽琼(云南云天化国际化工有限公司三环分公司，云南昆明650113)摘要:试验采用氟化铵与石灰石粉、石灰乳反应制取氟化钙，研究了反应温度、物料浓度、物料过量系数等各主要参数变化对氟化钙结晶、过滤速度、氟收率及其含量的影响，摸索出最优反应条件。关键词:氟化铵;制备;氟化钙;试验;研究;最优条件中图分类号:X38文献标识码:A文章编号:1673－9655(2014)01－0053－09氟硅酸中水的重量为88g，反应完全时反应消耗水量为3g，反应溶液中的水量为85g，氟化铵生成量为18.5g，假如分离沉淀物SiO2带走的水份忽略不计，

2、氟化铵的浓度即为17.87%，以18%氟化铵浓度进行试验。本试验需对氟化铵与石灰石、氟化铵与石灰乳液的反应参数进行研究，如反应温度、原料浓度、石灰或石灰石中氧化钙的过量系数、氟化钙产品的结晶、过滤速度等。摸索出较佳的反应参数。3试验原料、仪器1项目提出的背景氟化钙主要用于生产氢氟酸，氢氟酸是制备氟化合物的原料。随着氟化工产业迅速发展，对氟化钙需求量逐年增大。根据资源状况，萤石矿储量正在逐渐减少，人工合成氟化钙具有较大的市场空间。为拓展氟硅酸用途，提高氟硅酸附加值，开展(石灰)用氟化铵溶液与碳酸钙、氧化钙产氟化钙的试验研究。2试验目的及原理2.1目的反应生目前，氟硅

3、酸综合利用产品氟硅酸钠产量供大于求，其售价直线下降，生产该产品严重亏损。为了充分利用分公司产生的氟硅酸，防范处理不当造成的环境污染，拓展分公司氟盐产品品种，开发附加值较高的氟盐产品，开展了以氟硅酸为原料生产氟化钙产品的试验研究。2.2原理3.1试验原料氟化铵:分析纯，含量≥96%。石灰石粉:细度100目，CaCO3含量99.29%，溶度积在18～25℃时为4.8×10－9。CaCO3石灰:1#石灰粉制成石灰乳，CaO含量221.42g/L;2#石灰粉制成石灰乳，CaO含量40.76g/L。3.2试验仪器反应釜:带搅拌器、温度计、水浴锅、气体吸收以氟硅酸为原料生产氟

4、化钙反应分两步:①氟硅酸与氨反应生成氟化铵;②氟化铵与石灰石(或石灰)反应，生成氟化钙。因步骤①已是国内成熟的生产技术，本试验仅进行步骤②的研究。以氟化铵、石灰乳(或石灰石)为原料制备氟化钙，反应为:瓶;布氏漏斗;抽滤瓶;真空泵;瓷盘;干燥箱。4分析方法石灰乳液中氧化钙含量分析方法采用《快速测定石灰乳中氢氧化钙的方法》，用该方法测定已知浓度溶液，结果差值≤2.0tt，该方法具有准确又及时的特点。石灰石粉中碳酸钙的测定方法采用《碳酸钙分析方法》(GB/T19281－2003)。反应液及气体吸收液中氟化物含量采用氟离子选择电极法测定。氟化钙含量的测定方法采用《萤石氟化

5、钙含2NH4F+CaCO3→CaF2+CO2↑+2NH3↑+①H2O氟化铵与石灰乳为原料制备氟化钙，反应为:2NH4F+CaO→CaF2+2NH3↑+H2O氟硅酸与氨的反应式为:H2SiF6·2H2O+6NH3→6NH4F+SiO2↓②③反应式③以实际生产中12%浓度的氟硅酸为原料。假如以参加反应的氟硅酸重量为100g计，量的测定》(GB/T5195.1－2006)方法测定。氟化钙中碳酸盐含量的测定采用《萤石碳酸盐含量(GB/T5195.2－2006)的测定》方法测定。反应—53—收稿日期:2013－12－25http://hjkxdk.yies.org.cn第3

6、3卷第1期2014年2月环境科学导刊液中氨含量的测定采用《标准盐酸滴定法》。反应排放气体以水为吸收液，吸收液和反应液中的氨含量分析方法采用次氯酸钠－水杨酸分光光度法。应气体中都会含有氨的成份，需对反应排出气体中的氨进行回收利用。碳酸钙粉与氟化铵溶液制备氟化钙的定量5.3试验5.3.1试验条件的选择因CaCO3难溶，在18～25℃时，CaCO3的溶5试验内容及结果5.1试验方法称取一定量的氟化铵，配制成一定浓度的氟化铵溶液;称取一定量的石灰石粉或石灰粉，调成一定浓度的溶液，采取单向、双向加入法加料，反应一定时间后进行真空过滤，产品(部分经洗涤)经干燥后进行检验;取滤

7、液、吸收液分析其中的氟化物、氨含量。度积为4.8×10－9，CaCO的溶解度随温度升高而3升高。①试验选择反应温度为40℃～90℃(以反应溶液温度计)，通过该组试验确定最佳的反应温度;②在反应温度确定后，选择反应时间为30～120min，通过该组试验确定最佳的反应时间。③在反应温度和反应时间确定后，考察加料方式对氟化钙质量的影响。④选择不同碳酸钙浓度，考察氟化钙产品的收率及纯度。⑤选择不同氟化铵过量系数，考察氟化钙产品的收率及纯度。⑥选择不同氟化铵浓度，考察氟化钙产品收率及纯度。5.3.2不同反应温度下氟化钙产品的收率及纯度反应条件:氟化铵浓度18%，CaCO3加

8、量为理论量