CN110038326A - 一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用，按照重量份计的以下组分：聚丙烯酰胺20‑33份、聚硅铝铁硼20‑35份、聚合碱式氯化铝铁2‑5份、十六烷基三甲基溴化铵20‑30份、聚磷氯化铁5‑15份。所述复合沉降剂用于氟钠生产沉降工艺，所述工艺包括：蒸馏水放入反应釜中，升温至30‑40℃；加入碱式氯化铁、聚合氯化铝和过氧化苯甲酰，搅拌，得到聚合碱式氯化铝铁；向反应釜中加入偶氮二异丁腈、聚丙烯酰胺、聚硅铝铁硼、聚合碱式氯化铝铁、十六烷基三甲基溴化铵、聚磷氯化铁，搅拌，得到搅拌好了复合沉降剂；加入母液质量0.15%‑0.5%的复合沉降剂，搅拌均匀后通过泵打至沉降槽，静置沉降，即可完成沉降。

Description

一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及胶体快速沉淀领域，具体为一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用。
背景技术
在利用磷酸生产***副产的氟硅酸和硫酸钠为原料生产氟硅酸钠的生产工艺中，过滤了氟钠之后的母液由于富含SiO2、SiF6 2-等杂质，该母液刚刚过滤出来时，是完全澄清的滤液，静置30min左右就会产生大量絮状物，随着母液循环利用到一定次数后就无法过滤，使得利用该工艺生产氟钠的操作不能连续进行，而单纯的静置沉降，沉降时间长达12h以上，同样不利于生产。单一的聚丙烯酰胺沉降剂或其他的无机-有机沉降剂，对连续生产氟钠工艺中的需要沉降的母液，沉降效果不理想。
发明内容
鉴于上述现有生产技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用，高效、不影响产品质量和工艺，可以很好的实现氟硅酸钠的连续生产。
本发明采用的技术方案为：
一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂及其制备方法和应用，所述复合沉降剂包括按照重量份计的以下组分：聚丙烯酰胺20-33份、聚硅铝铁硼20-35份、聚合碱式氯化铝铁2-5份、十六烷基三甲基溴化铵20-30份、聚磷氯化铁5-15份。
优选地，所述复合沉降剂还包括按照重量份计的以下组分：偶氮二异丁腈0.05-0.2份。
优选地，所述复合沉降剂中有效铝铁质量含量（以Al2O3+Fe2O3计）≥20%。
优选地，所述复合沉降剂使用温度为40-90℃，pH=0-3，该沉降剂的用量为被沉降溶液总质量的0.15%-0.5%。
优选地，所述聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:1-3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.05%-0.3%。
所述复合沉降剂的制备方法，包括以下步骤：
1）蒸馏水放入反应釜中，升温；
2）向反应釜中加入碱式氯化铁、聚合氯化铝和过氧化苯甲酰，搅拌，得到聚合碱式氯化铝铁；
3）向反应釜中加入偶氮二异丁腈、聚丙烯酰胺、聚硅铝铁硼、聚合碱式氯化铝铁、十六烷基三甲基溴化铵、聚磷氯化铁，搅拌，得到复合沉降剂。
优选地，所述步骤1）升温至30-40℃。
优选地，所述步骤2）的搅拌条件为：温度为30-40℃，搅拌时间25-35min；所述步骤3）的搅拌条件为：温度60-80℃，时间为30-60min。
所述的复合沉降剂或所述方法制备的复合沉降剂应用于氟钠生产沉降，所述沉降具体操作方法为：向氟钠连续生产过程中的循环母液中加入复合沉降剂，搅拌均匀后通过泵打至沉降槽，静置沉降，即可完成沉降。
优选地，复合沉降剂加入量为循环母液质量0.15%-0.5%，静置沉降条件为：温度40-90℃，pH=0-3，静置沉降1-3h。
本发明具有以下有益效果：
1、使含有SiO2、SiF6 2-、SO4 2-、Na+等离子的胶体快速沉淀，实现氟硅酸钠的连续生产，将循环母液的沉降时间从12h以上缩短至1-3h。
2、由于本沉降剂针对的是一种新型的氟钠生产工艺中的循环母液的沉降，该循环母液的特性是刚过滤出来的母液是完全澄清的，静置30min左右就会产生大量的微小絮状物，该絮状物会堵塞滤布，导致工艺无法连续进行，本复合型沉降剂是专门针对这种微小絮状物所研发的沉降剂。
3、本沉降剂属于复合高分子型沉降剂，为阳离子沉降剂，主要原理是通过电中和，使含有SiO2、SiF6 2-等杂质的带负电荷悬浮液中的悬浮微粒失去分散稳定性。
4、本沉降剂中的铝、铁、硼等元素能有效的吸附架桥，大大强化了该沉降剂的沉降效率，且稳定性好、无毒，不影响后续产品质量。
5、该沉降剂针对的是氟钠生产工艺中使用的复合沉降剂，而氟钠生产工艺中加入沉降剂工段的工艺条件是温度为40-90℃，pH=0-3；沉降剂的用量是0.15%开始有效果，而超过0.5%则开始影响生产。
6、所述复合沉降剂中有效铝铁质量含量（以Al2O3+Fe2O3计）≥20%。铁和铝能增强沉降剂吸附架桥的能力。
7、过氧化苯甲酰，能使碱式氯化铁和聚合氯化铝发生聚合反应，生产聚合碱式氯化铝铁。
8、偶氮二异丁腈使聚丙烯酰胺、聚硅铝铁硼、聚合碱式氯化铝铁、十六烷基三甲基溴化铵、聚磷氯化铁发生聚合反应，使这些物质中的单体分子或线型分子链中含有双键的低分子活化而成为游离基，并进行连锁反应，使得沉降剂中的化合物能更好的聚合在一起，这样黏合后的复合沉降剂就能更好的发生沉降作用，而比单一的沉降剂效果更好，使单一的沉降剂聚合，组合成新的螯合物质，这种新的螯合物质具有很好的针对氟钠母液的沉降效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
实施例1
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将30份聚丙烯酰胺、30份聚硅铝铁硼、2份聚合碱式氯化铝铁、25份十六烷基三甲基溴化铵、13份聚磷氯化铁、偶氮二异丁腈0.1份，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度60℃，搅拌45min，混合均匀得到复合沉降剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量103.88g/l，SiF6 2-含量4.03g/l，Na+含量4.71g/l，SiO2质量含量2.03%；向循环母液中加入0.85g复合沉降剂，温度80℃，pH=2.5，静置，113min后，沉淀厚度不再增加，维持在2.1cm。
实施例2
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将33份聚丙烯酰胺、25份聚硅铝铁硼、2份聚合碱式氯化铝铁、25份十六烷基三甲基溴化铵、15份聚磷氯化铁、偶氮二异丁腈0.05份，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度70℃，搅拌30min，混合均匀得到复合沉降剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量101.81g/l，SiF6 2-含量4.32g/l，Na+含量3.79g/l，SiO2质量含量1.78%；向循环母液中加入1.07g复合沉降剂，温度80℃，pH=2.5，静置，102min后，沉淀厚度不再增加，维持在1.9cm。
实施例3
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将25份聚丙烯酰胺、30份聚硅铝铁硼、2份聚合碱式氯化铝铁、30份十六烷基三甲基溴化铵、13份聚磷氯化铁、偶氮二异丁腈0.15份，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度60℃，搅拌60min，混合均匀得到复合沉降剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量100.58g/l，SiF6 2-含量6.36g/l，Na+含量3.74g/l，SiO2质量含量1.72%；向循环母液中加入1.34g复合沉降剂，温度80℃，pH=2.5，静置，87min后，沉淀厚度不再增加，维持在1.6cm。
实施例4
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将28份聚丙烯酰胺、32份聚硅铝铁硼、2份聚合碱式氯化铝铁、23份十六烷基三甲基溴化铵、15份聚磷氯化铁、偶氮二异丁腈0.11份，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度70℃，搅拌30min，混合均匀得到复合沉降剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量95.88g/l，SiF6 2-含量4.03g/l，Na+含量3.71g/l，SiO2质量含量2.15%；向循环母液中加入1.61g复合沉降剂，温度80℃，pH=2.5，静置，85min后，沉淀厚度不再增加，维持在1.7cm。
实施例5
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将24份聚丙烯酰胺、35份聚硅铝铁硼，4份聚合碱式氯化铝铁、30份十六烷基三甲基溴化铵、7份聚磷氯化铁、偶氮二异丁腈0.16份，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度80℃，搅拌30min，混合均匀得到复合沉降剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量96..88g/l，SiF6 2-含量4.98g/l，Na+含量4.52g/l，SiO2质量含量2.30%；向循环母液中加入2.67g复合沉降剂，温度80℃，pH=2.5，静置，64min后，沉淀厚度不再增加，维持在1.7cm。
对比例1
取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量96..88g/l，SiF6 2-含量4.98g/l，Na+含量4.52g/l，SiO2质量含量2.30%；向循环母液中加入2.67g聚丙烯酰胺，温度80℃，pH=2.5，静置，204min后，部分沉淀沉降，厚度为3.6cm。
对比例2
取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量95.88g/l，SiF6 2-含量4.03g/l，Na+含量3.71g/l，SiO2质量含量2.15%；向循环母液中加入1.61g十六烷基三甲基溴化铵，温度80℃，pH=2.5，静置，217min后，沉淀厚度不再增加，维持在4.1cm。
对比例3
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量100.58g/l，SiF6 2-含量6.36g/l，Na+含量3.74g/l，SiO2质量含量1.72%；向循环母液中加入1.34g聚合碱式氯化铝铁，温度80℃，pH=2.5，静置，224min后，沉淀厚度不再增加，维持在4.8cm。
对比例4
聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.2%。
将24份聚丙烯酰胺、35份聚硅铝铁硼，4份聚合碱式氯化铝铁、30份十六烷基三甲基溴化铵、7份聚磷氯化铁，投入到有20份蒸馏水的反应釜中，维持温度80℃，搅拌30min，混合均匀得到药剂。取500ml氟钠生产工艺中的循环母液倒入1L烧杯中，其中SO4 2-含量99..43g/l，SiF6 2-含量5.52g/l，Na+含量4.32g/l，SiO2质量含量2.48%；向循环母液中加入2.33g药剂，温度80℃，pH=2.5，静置，183min后，沉淀厚度不再增加，维持在2.9cm。

Claims (10)

1.一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂，其特征在于，所述复合沉降剂包括按照重量份计的以下组分：聚丙烯酰胺20-33份、聚硅铝铁硼20-35份、聚合碱式氯化铝铁2-5份、十六烷基三甲基溴化铵20-30份、聚磷氯化铁5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂，其特征在于，所述复合沉降剂还包括按照重量份计的以下组分：偶氮二异丁腈0.05-0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂，其特征在于，所述复合沉降剂中有效铝铁质量含量（以Al2O3+Fe2O3计）≥20%。
4.根据权利要求1所述的一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂，其特征在于，所述复合沉降剂使用温度为40-90℃，pH=0-3，用量为被沉降溶液总质量的0.15%-0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种用于氟钠生产工艺中的复合沉降剂，其特征在于，所述聚合碱式氯化铝铁为碱式氯化铁和聚合氯化铝按照质量比为1:1-3投料，加入过氧化苯甲酰聚合，得到聚合碱式氯化铝铁，过氧化苯甲酰的加入量为碱式氯化铁和聚合氯化铝总质量的0.05%-0.3%。
6.权利要求1-5任意一项所述复合沉降剂的制备方法，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
1)蒸馏水放入反应釜中，升温；
2)向反应釜中加入碱式氯化铁、聚合氯化铝和过氧化苯甲酰，搅拌，得到聚合碱式氯化铝铁；
3)向反应釜中加入偶氮二异丁腈、聚丙烯酰胺、聚硅铝铁硼、聚合碱式氯化铝铁、十六烷基三甲基溴化铵、聚磷氯化铁，搅拌，得到复合沉降剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）升温至30-40℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）的搅拌条件为：温度为30-40℃，搅拌时间25-35min；所述步骤3）的搅拌条件为：温度60-80℃，时间为30-60min。
9.权利要求1-5任意一项所述的复合沉降剂或权利要求6-8任意一项所述方法制备的复合沉降剂应用于氟钠生产沉降，其特征在于，所述沉降具体操作方法为：向氟钠连续生产过程中的循环母液中加入复合沉降剂，搅拌均匀后通过泵打至沉降槽，静置沉降，即可完成沉降。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，复合沉降剂加入量为循环母液质量0.15%-0.5%，静置沉降条件为：温度40-90℃，pH=0-3，静置沉降1-3h。
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