氟硅酸钠生产现状及及废水再利用

Wuhan Zhongdong Phosphate Technology Co.,Ltd

氟硅酸钠生产现状及废水再利用

一、概述

氟硅酸钠是利用磷酸尾气洗涤得到的氟硅酸副产物与氯化钠或硫酸钠等钠盐溶液反应，利用溶解度差异生成氟硅酸钠沉淀物（即沉淀法工艺），再经离心、洗涤、干燥等工序制得的一种副产品。主要用作搪瓷助溶剂，玻璃乳白剂、耐酸胶泥和耐酸混凝土凝固剂和木材防腐剂，农药工业中用于制造杀虫剂。

氟硅酸钠的生产可选用氯化钠、硫酸钠、碳酸钠等作为钠盐来源，我公司磷酸车间氟硅酸钠生产线使用前两者（选用氯化钠时为卤水）。当选用氯化钠、硫酸钠作为钠盐来源（分别称为氯化钠法、硫酸钠法）时，合成氟硅酸钠的化学方程式分别为：H2SiF6+2NaCl=Na2SiF6↓+2HCl、H2SiF6+Na2SO4=Na2SiF6↓+H2SO4。氯化钠法、硫酸钠法生产氟硅酸钠工艺基本相同，主要区别见下表：

表1 氯化钠法、硫酸钠法生产氟硅酸钠工艺对比

分类氯化钠法硫酸钠法

生产工艺氯化钠溶解度温度系数较小，

采用卤水时无需化盐和加热。硫酸钠溶解度温度系数较大，易生成十水结晶盐，需蒸汽加热化盐。

产品质量产品质量稳定，易于控制，但

含有更多的硅胶产品质量随温度等波动较大，所含硅胶相对较少。

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废水处理废水中硅胶含量偏高，不易分

离，且氯离子难以回收利用，

挥发后易造成设备管道腐蚀。废水中硅胶含量较低，母液中所含硫酸易于回收利用，硫酸不会挥发造成额外腐蚀。

经济效益原料成本较低，无需蒸汽化

盐，废水不易回收处理。原料成本较高，且需蒸汽化盐，但废水回收可降低成本。

鉴于车间目前主要使用硫酸钠作为钠盐来源，为便于描述，后文中如非特别注明，采用的钠盐均为硫酸钠。

二、生产工艺

（一）工艺流程

我车间氟硅酸钠生产工艺主要包括合成、离心、干燥包装等步骤。

1. 合成

先将氟硅酸输送至高位槽经计量（约7.2m3）后放至反应槽，再将盐水高位槽的饱和盐水经计量（约2.8m3）后缓慢加入反应槽，不断搅拌反应生成氟硅酸钠沉淀。静置10～15分钟后上层清液从反应槽溢流口放至污水处理槽集中处理，沉淀下来的晶体用清水洗涤搅拌两次后即用泵抽至氟硅酸钠溶液贮槽。反应槽每次合成最终可获得氟硅酸钠500kg左右。

下图为合成槽：

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2. 离心

沉淀晶体输送至氟硅酸钠溶液贮槽后，送至离心机进行过滤以分离出氟硅酸钠晶体。被甩出的滤液，经再次离心回收氟硅酸钠晶体后放至污水处理槽。下图为离心机：

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3. 干燥包装

螺旋输送机不断的将半成品斗内的氟硅酸钠输送至导向器。在鼓风机和引风机作用下，干燥器内的热风沿导向器移动，与半成品在导向管道内湍流接触传质传热，直至旋风除尘器。氟硅酸钠在一、二级旋风除尘器中，由于重力作用气固分离，固相氟硅酸钠含湿量下降至1%以下，由星型卸料器卸至成品斗,少量未分离出的氟硅酸钠在布袋除尘器作用下，继续从气相中分离出来用星型卸料器卸料包装，分离后湿空气经烟囱放空。下图为旋风除尘器：

工艺流程示意图如下：

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（二）工艺控制指标

1.合成

氟硅酸浓度：8-10%；

硫酸钠波美度：～23；

放料反应时间：～20分钟；

化盐槽 合成槽 芒硝 氟硅酸

离心机 干燥管

废水

废水

加热器 鼓风机 空气 旋风除尘器 布袋除尘器 引风机

包装

成品

Wuhan Zhongdong Phosphate Technology Co.,Ltd 反应后搅拌时间：～5分钟；

静置沉降时间：～15分钟；

2.离心

进卧式离心机溶液含固量：～60%；

离心后半成品含水率：～8%；

3、干燥包装

干燥热风温度：220～280℃；

干燥尾气温度：90～120℃

包装净重：50±0.2Kg

（三）工艺要点

1. 配料比例

配料比例影响反应终了时的化学平衡，从而影响反应产率。一般以氟硅酸为基准，按理论量的125％配硫酸钠溶液。适宜的比例应该是在反应终了时，母液中钠离子维持在一个恰当的浓度（约2%），利用同离子效应使氟硅酸钠尽可能地沉淀出来。生产中，氟硅酸的质量分数会发生变化，因此硫酸钠的加入量也需要做相应的调整（实际按配料表确定比例）。

2. 投料顺序

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投料顺序主要影响成核速度和结晶生长速度，从而影响结晶产品的粒度和密度。将硫酸钠溶液加入氟硅酸中，可得到大结晶、高密度产品。氟硅酸钠在酸性介质中的溶解度显著增加，所以采用此法投料的过饱和度最小，成核速度小，结晶生长快。

3. 干燥过程

离心后得到的氟硅酸钠含有一定水分的，采用气流干燥管进行干燥。进料水分越低越好，极限水分质量分数不能大于9％，否则投料不畅。

三、废水再利用

沉淀法工艺生产氟硅酸钠的主要三废排放为废水，此外还有少量废气（系氟硅酸储槽呼吸管及氟硅酸干燥产生）。废水的主要来源有以下三个方面：1. 结晶后反应槽溢流上清液（母液）；2.离心机分离出的滤液；3.冲洗楼面等产生的污水。为便于分析，以Na2SO4为例，废水中主要含有未结晶的Na2SiF6，反应产物H2SO4，及硅胶（mSiO2·nH2O，系氟硅酸水解时生成）。仅考虑磷酸系统，目前废水利用较经济的方案主要有以下三种：1.作为磷酸反应槽补水；2.作为萃取槽二洗洗涤水；3.氟硅酸钠反应结晶槽母液用于化盐（母液化盐法）。

方案一：作为磷酸反应槽补水

氟硅酸钠生产废水不经处理直接送入萃取槽对磷酸生产的影响有利有弊。有