氟化钾生产工艺简介.doc

用无水氟化氢（AHF）中和法生产工艺并喷雾干燥法制备高活性氟化钾(KF)简介一、氟化钾的理化性质及用途氟化钾（分子式：KF 外分子量 58.10）熔 点 858，无色立方结晶，易潮解，沸点：1505，溶于水、氢氟酸、液氨，不溶于醇，相对密度(水=1)2.48氟化钾是一种重要的无机化合物，主要用作各种金属或合金的助熔剂，还可用于玻璃雕刻、食品防腐、医药、农药、染料和电镀等行业。KF在化学合成领域中有着广泛的应用，如用作有机物合成用的氟化剂或催化剂，还可用作吸收水分和HF用的吸收剂，它还是制备氟氢化钾的主要原料，后者是电解制氟用的电解质。此外，它还可用于合成氟铝酸钾、氟铝红柱石和TiF4等。由于F原子体积小、电负性大、电子云密度高，故含氟化合物具有许多特殊性能。通常将比表面积1.3m2/g、粒径在1-15m、水分质量分数在0.05%-0.3%的KF称 高活性KF。它与普通KF相比，可使芳香族化合物的氟化效率20%-50%，脂肪族化合物的氟化效率提高30%-70%。二、 市场分析：（查无资料）三、几种KF制备工艺简介1、 以萤石作原料制备KF的工艺 以萤石作原料制备KF的E艺是使萤石与K2CO3或KOH在高温下熔融煅烧，然后水解得到KF。该方法的缺点是能耗大、产品收率低、不能得到高活性KF，因此难以实现工业化生产。 2、 从提锂母液中制备KF的工艺锂云母石灰法提锂母液中含有多种金属元素，综合利用这些元素可获得较高的经济效益。其工艺如下：将母液打入不锈钢反应槽，开启搅拌，然后缓慢加入HF中和至溶液pH=7。此时所有金属均转变为氟化物，溶解度小的氟化物沉淀下来。压滤后使滤液在不锈钢蒸发器中蒸发，温度达126-30时NaF结晶析出，趁热过滤并回收NaF。滤液在蒸发器中继续加热，温度达144-150时开始大量析出KF，使其在高温下过滤，同时用饱和KF水溶液洗涤滤饼，再于200下干燥滤饼3-4h，得到精品KF。饱和KF水溶液可循环使用，提取KF后的 母液可循环回到蒸发工序。该方法每生产1t KF消耗提锂母液6.78t、100%氢氟酸0.736t、蒸汽4.6t。其意义在于有效回收了提锂母液中的有用成分，减少了制盐工艺中的废液处理量，但该方法受原料来源及成分限制，不宜作为专门生产KF的工艺。3 、用K2SiF6作原料制备KF的工艺 用K2SiF6作原料制备KF的工艺最早由前苏联的切尔诺夫等人提出，它首先在750-900下煅烧K2SiF6，然后将熔块冷却至室温，粉碎后用水浸提KF，水用量控制在使KF质量分数比该温度下KF饱和溶液中KF质量分数低10%-20%的程度。过滤除去的K2SiF6在110-120下干燥，然后循环回煅烧工艺。所得KF水溶液经浓缩得到KF2H2O，其在130-150下脱水得到无水KF。该法所得KF不含Fe，其产量决定于煅烧温度、煅烧时间和K2SiF6分散度，所得KF纯度在99.0%-99.5%。该方法的优点是原料成本低、工艺条件易控、可有效除去Fe杂质；但该方法多在高温下操作，能耗较高，对设备材质要求高。 4、 用HF作原料（中和法）制备KF的工艺中和法是在反应器中加入固体KOH或K2CO3，加水溶解后，从反应器底部通入无水HF进行中和，待溶液pH=7-8时，停止通入HF，静置沉降后，将上层清液送至真空蒸发器进行真空浓缩结晶。压滤后，母液循环使用，KF滤饼被送入干燥器进行干燥，得到成品。中和法具有设备简单、操作方便和产品质量高等优点，是目前最常使用的方法；但该方法原料成本高。5、 用H2SiF6作原料制备KF的工艺（与KC1反应的工艺）用普钙生产中副产的氟水(H2SiF6质量分数8%-10%的水溶液)作原料来生产KF的工艺，其工艺如下：使H2SiF6与KC1混合反应生成K2SiF6沉淀，过滤后使K2SiF6在95热水中水解得到KF、HF和偏硅酸，再过滤分离偏硅酸，使滤液浓缩、结晶、过滤、干燥得到KF。使分离出的硅酸与NaOH溶液混合并加热，得到水玻璃(Na2SiO3)；同时用石灰水吸收浓缩过程中逸出的HF，经过滤和干燥得到CaF2。该工艺具有原料成本低、资源利用率高等优点。每生产1tKF粗品，需KCl 1.7t、以质量分数10%计的氟水14t，同时还可联产盐酸、CaF2和水玻璃。 二、KF的结晶和干燥1、浓缩结晶它是先使KF水溶液浓缩至质量分数为60%-80%，然后在50-70下结晶，之后在相同的温度下过滤，使晶体在旋转式热风干燥机中于150-200下干燥，得到无水KF粉末。通过控制溶液浓度、结晶温度和时间、干燥时间等参数，可调节产品的表观密度和粒径。但该方 只能得到粒径在100m以上的KF固体，不能用于制备高活性KF。在传统结晶工艺中，晶体通常沉积在容器的底部，放料时易引超管路堵塞。而降低浓度会使晶体变细、形状不规则、硬度大、粒径分布不均匀，还会引发二次结晶，导致杂质含量提高，如Fe质量分数高达(5-10)l0-6。2、诱导结晶 诱导结晶法来制备高活性KF，其工艺包括如下步骤：1)通过控制物料比，制备KF质量分数为20%-60%、pH=6-13的水溶液。2)使该溶液沉降并取上层清液，冷却至40，加入相对于溶液质量分数为0.01%-10%的诱导剂(如KF，KF2H2O等)，瞬间结晶。3)抽滤得到KF晶体，用饱和KF水溶液洗涤后，真空干燥得KF产品，同时使母液循环。在步骤3)中，若用有机溶剂(如乙醇等)代替饱和KF溶液来洗涤KF晶体，有利于缩短干燥时间和提高产品的比表面积。3、喷雾干燥 用喷雾干燥生产高活性KF的方法。首先在溶解池中使工业级K2CO3，溶于水，制成质量分数约35%的水溶液，静置后将上层清液加入中和釜，以30-40kg/h流量通入无水HF至反应液pH=7-8，此时产品中游离酸和游离碱的质量分数均0.1%。再使生成的混合液澄清、浓缩、喷雾干燥、计量包装得到工业高活性KF。喷雾干燥工艺如下：首先启动引风机，使进风温度稳定在260-280。再启动加料泵，缓慢增加进料量，当出口风温降至130时，恒速进料。料液在雾化器中被高速转动的喷雾盘分散成均匀微小的雾滴，水分被瞬间蒸发，干燥粉料被气流带入旋风分离器，并汇集于受料器。采用该方法制得的KF粒度均匀、微细，可满足有机物氟化中对KF的活性要求。因此，该方法适合工业化生产。四、无水氟化氢（AHF）中和法生产工艺并喷雾干燥法制备高活性KF工艺流程简述及物辅料及能耗平衡表:1、生产无水氟化氢工艺流程方块示意图如下：转炉(反应)精馏塔脱气塔精馏塔AHF萤石粉料 斗硫 酸计量槽硫酸钙料仓吸收塔循环槽BHFS1G2加入石灰粉中和W1G3G废气W废水S废渣G1（注：HF有剧毒，生产过程中一定要注意设备的密闭可靠。）序号名称规格单耗(t/t)年消耗量(t)备注1萤石粉二级2.45147002硫酸98%2.05123003硫酸105%0.9557004粉煤5000大卡/kg0.74200转炉5重钙粉(消石灰)0.1600CaSO4中和用6电(KWh)380/220V90054000007水(万t)21.612.9