CN101671036B - 一种高纯氟化铵的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高纯氟化铵的制备方法，包括：向质量浓度8-50％氟化铵溶液中加入氨水或液氨，反应10-60min；然后加入氢氧化钡，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和六氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；将滤液在真空度为-0.092--0.030Mpa，温度为25-106℃下，加热浓缩36-65min，待溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在-10-25℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离出氟化铵滤液，得到的氟化铵晶体在60-95℃之间下进行干燥处理，经干燥处理后，即得到高纯氟化铵产品。本发明产品纯度高、生产成本低且能满足较高要求。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种高纯氟化铵的制备方法。
背景技术
氟化铵是氟化工行业中应用广泛的一种氟化工产品，氟化铵是无色叶状或针状结晶，相对密度1.015，在空气中易潮解，易溶于水，水溶液呈酸性，受热分解放出有毒的腐蚀性烟气。氟化铵的主要用途有：冶金土业用作提取稀有金属；玻璃工业用作蚀刻剂；酿造工业用作啤酒消毒的细菌抑制剂；机械工业用作金属表面化学抛光剂；木材工业用作腐蚀剂；化学分析中用作离子检测的掩蔽剂、含量的点滴试剂、结合滴定铝的沉淀剂；用于配置滴定液来测定铜合金中铅、铜、锌成分，铁矿石和煤焦油。
氟化铵的生产工艺可分为气相法和液相法两种方法。气相法合成氟化铵由于工艺过程不接触水，产品含水量低、纯度高、颗粒粒度细，能满足电子行业和医药行业的要求，但气相法生产氟化铵对工艺要求很高的密封性，对设备要求很高，而且投资很大。液相法由于设备简单，工艺条件及设备操作易于控制得到广泛应用，目前国内普遍采用液相法制备氟化铵。但液相法制备的氟化氢铵含水量高、纯度低、长期储藏会出现吸潮结块等现象，不能适应要求较高的电子工业、医药工业等行业的需要。通常仅能达到工业级要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种产品纯度高、生产成本低且能满足较高要求的高纯氟化铵的制备方法。
本发明提供一种高纯氟化铵的制备方法，包括以下步骤：
(1)向质量浓度8-50％氟化铵溶液中加入氨水或液氨除去原料中的氟硅酸铵杂质，氨水或液氨的添加量为理论量的120-200％，反应10-60min，氟化铵溶液中的氟硅酸铵经氨水或液氨氨化后化生成二氧化硅沉淀；
(2)向上述步骤(1)处理后的氟化铵溶液中加入氢氧化钡除去硫酸盐杂质，为了不引入钡盐杂质，氢氧化钡的加入量为理论量90-99％，氢氧化钡使氟化铵溶液中的硫酸盐生成硫酸钡沉淀，同时氢氧化钡也可以与步骤(1)中未脱除干净的氟硅酸盐反应生成不溶于水的六氟硅酸钡沉淀，反应10-60min，过滤经过处理后的氟化铵溶液，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和六氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；
(3)将滤液在真空度为-0.092--0.030Mpa，温度为25-106℃下，加热浓缩36-65min，待溶液突然析晶后停止加热；
(4)将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在-10-25℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离出氟化铵滤液，得到的氟化铵晶体在60-95℃之间下进行干燥处理，经干燥处理后，即得到高纯氟化铵产品。
上述的一种高纯氟化铵的制备方法，其中：固液分离得到的氟化铵滤液重复上述除杂、真空浓缩、低温结晶、固液分离和干燥处理得到高纯的氟化铵晶体。
本发明与现有技术相比，从以上技术方案可知，首先用氨水和氢氧化钡纯化了原料氟化铵溶液，在氟化铵的浓缩过程中，采用真空浓缩的方式，避免了氟化铵分解的同时提高了浓缩效率，采用低温结晶的方法，提高了氟化铵的收率和产品质量纯度，在干燥过程中采取了适当的温度，在避免氟化铵分解的同时，提高了干燥效率。
以下通过具体实施方式，来进一步说明本发明的有益效果。
具体实施方式
实施例1
取质量浓度为50％的氟化铵溶液700g，加入到装有搅拌装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为100转/min，向氟化铵溶液中缓慢通入26.4g氨水(氨水的加入量为理论量的120％)，反应10min，以除去其中的氟硅酸盐杂质；向氟化铵溶液中加入5.61g氢氧化钡(氢氧化钡的加入量为理论量90％)，以除去其中的硫酸盐和氟硅酸盐杂质，同时不引入钡盐杂质。继续搅拌10min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；取600g滤液，在真空度为-0.030Mpa，温度为88-106℃下，加热浓缩36min，氟化铵溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在25℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离得到的氟化铵晶体在60℃下进行干燥处理，经干燥处理后，得到质量含量为98.16％的高纯氟化铵晶体。
实施例2
取质量浓度为40％的氟化铵溶液700g，加入到装有搅拌装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为120转/min，向氟化铵溶液中缓慢通入30.8g氨水(氨水的加入量为理论量的140％)，反应20min，以除去其中的氟硅酸盐杂质，向氟化铵溶液中加入5.73g氢氧化钡(氢氧化钡的加入量为理论量92％)，以除去其中的硫酸盐和氟硅酸盐杂质，同时不引入钡盐杂质。继续搅拌25min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；取600g滤液，在真空度为-0.05Mpa，在71-95℃下，加热浓缩42min，氟化铵溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在20℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离得到的氟化铵晶体在70℃下进行干燥处理，经干燥处理后，得到质量含量为98.16％的高纯氟化铵晶体。
实施例3
取质量浓度为28％的氟化铵溶液700g，加入到装有搅拌装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为150转/min，向氟化铵溶液中缓慢通入35.2g氨水(氨水的加入量为理论量的160％)，反应38min，以除去其中的氟硅酸盐杂质，向氟化铵溶液中加入5.92g氢氧化钡(氢氧化钡的加入量为理论量95％)，以除去其中的硫酸盐和氟硅酸盐杂质，同时不引入钡盐杂质。继续搅拌40min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；取600g滤液，在真空度为-0.069Mpa，在50-82℃下，加热浓缩53min，氟化铵溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在14℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离得到的氟化铵晶体在80℃下进行干燥处理，经干燥处理后，得到质量含量为98.16％的高纯氟化铵晶体。
实施例4
取质量浓度为16％的氟化铵溶液700g，加入到装有搅拌装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为180转/min，向氟化铵溶液中缓慢通入39.6g氨水(氨水的加入量为理论量的180％)，反应50min，以除去其中的氟硅酸盐杂质，向氟化铵溶液中加入6.04g氢氧化钡(氢氧化钡的加入量为理论量97％)，以除去其中的硫酸盐和氟硅酸盐杂质，同时不引入钡盐杂质。继续搅拌45min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；取600g滤液，在真空度为-0.086Mpa，在25-68℃下，加热浓缩58min，氟化铵溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在2℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离得到的氟化铵晶体在88℃下进行干燥处理，经干燥处理后，得到质量含量为98.16％的高纯氟化铵晶体。
实施例5
取质量浓度为8％的氟化铵溶液700g，加入到装有搅拌装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为200转/min，向氟化铵溶液中缓慢通入44g氨水(氨水的加入量为理论量的200％)，反应60min，以除去其中的氟硅酸盐杂质，向氟化铵溶液中加入6.17g氢氧化钡(氢氧化钡的加入量为理论量99％)，以除去其中的硫酸盐和氟硅酸盐杂质，同时不引入钡盐杂质。继续搅拌60min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；取600g滤液，在真空度为-0.092Mpa，在25-58℃下，加热浓缩65min，氟化铵溶液突然析晶后停止加热；将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在-10℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离得到的氟化铵晶体在95℃下进行干燥处理，经干燥处理后，得到质量含量为98.16％的高纯氟化铵晶体。
实施例1-5的产品质量见下表：
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 含量(NH4F)％ | 98.16 | 98.45 | 98.81 | 98.73 | 98.29 |
| 澄清度实验 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 灼烧残渣％ | 0.004 | 0.003 | 0.002 | 0.003 | 0.004 |
| 游离酸(以NH4HF2计)％ | 0.19 | 0.13 | 0.20 | 0.18 | 0.12 |
| 游离碱 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 氯化物(Cl)％ | 0.0004 | 0.0003 | 0.0002 | 0.0004 | 0.0003 |
| 氟硅酸盐(SiF6)％ | 0.07 | 0.06 | 0.04 | 0.08 | 0.06 |
| 硫酸盐(SO4)％ | 0.004 | 0.004 | 0.002 | 0.003 | 0.004 |
| 铁(Fe)％ | 0.00041 | 0.00039 | 0.00027 | 0.00045 | 0.00031 |
| 重金属(以Pb计)％ | 0.00043 | 0.00045 | 0.00028 | 0.00042 | 0.00039 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种高纯氟化铵的制备方法，包括以下步骤：
(1)向质量浓度8-50％氟化铵溶液中加入氨水或液氨，氨水或液氨的添加量为理论量的120-200％，反应10-60min，氟化铵溶液中的氟硅酸铵经氨水或液氨氨化后化生成二氧化硅沉淀；
(2)然后加入氢氧化钡，其加入量为理论量90-99％，氢氧化钡使氟化铵溶液中的硫酸盐生成硫酸钡沉淀，同时氢氧化钡与步骤(1)中未脱除干净的氟硅酸盐反应生成不溶于水的六氟硅酸钡沉淀，反应10-60min，过滤，分离出其中的二氧化硅、硫酸钡和六氟硅酸钡沉淀，滤液为氟化铵溶液；
(3)将滤液在真空度为-0.092--0.030Mpa，温度为25-106℃下，加热浓缩36-65min，待溶液突然析晶后停止加热；
(4)将析晶后的氟化铵溶液转移到结晶器中，结晶温度控制在-10-25℃，结晶结束后对氟化铵进行固液分离，分离出氟化铵滤液，得到的氟化铵晶体在60-95℃之间下进行干燥处理，经干燥处理后，即得到高纯氟化铵产品。
2.如权利要求1所述的一种高纯氟化铵的制备方法，其中：固液分离得到的氟化铵滤液重复上述除杂、真空浓缩、低温结晶、固液分离和干燥处理得到高纯的氟化铵晶体。
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