一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法，包括：制备偏铝酸钾，将氢氧化铝固体加入氢氧化钾溶液中反应，生成偏铝酸钾澄清溶液；制备氟铝酸钾，在冷却和搅拌条件下，向偏铝酸钾溶液中加入含有氢氟酸的混合酸，沉淀析出氟铝酸钾结晶，同时富产不含氟的酸溶液；将得到的氟铝酸钾结晶产物分离、洗涤、干燥，得到氟铝酸钾产品。本发明专利技术利用含有氢氟酸的混合酸副产物代替氢氟酸来制备氟铝酸钾，混合酸中氢氟酸得到有效利用，使氟铝酸钾生产成本降低。

Preparation of potassium fluoro aluminate by mixed acid containing hydrofluoric acid

The invention discloses a method for preparing potassium aluminate by using mixed acid containing hydrofluoric acid, including preparing potassium aluminate, adding aluminum hydroxide solid into potassium hydroxide solution, producing potassium dichroate clarification solution, preparing potassium aluminate, adding hydrogen to potassium dichroate solution in the condition of cooling and stirring. The mixed acid of fluoric acid precipitates the crystallization of potassium fluoaluminate and produces the acid solution without fluorine, and the product of potassium flualic acid is separated, washed and dried, and the product of potassium fluoride is obtained. The invention makes use of the mixed acid by-product containing hydrofluoric acid instead of hydrofluoric acid to prepare potassium fluofluoric acid. The hydrofluoric acid in the mixed acid is effectively utilized, and the production cost of potassium fluor aluminate is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法
本专利技术涉及氟化工
，更具体的说是涉及一种利用含有氢氟酸与其它酸的混合酸代替氢氟酸制备氟铝酸钾的方法。
技术介绍
氟铝酸钾工业上通称为钾冰晶石，是一种重要的化工原料，可用于冶金、陶瓷及焊接等行业。主要用于铝和铝合金的铆焊剂，玻璃陶瓷工业的熔剂和磨擦剂的活性填料；特别是随着钎焊工艺技术的发展，发现了相当于AlF3与KF共晶成分，共晶温度为550℃，被称为“无腐蚀”钎剂，得到广泛应用。近年来随着氟化工行业的不断发展，氟盐的产量越来越大，在其生产过程中，由于工艺需要，产生了大量含氢氟酸的混合酸，该混合酸的组成为：氢氟酸约20％、盐酸或硫酸或硝酸约20％、水60％左右。该混合酸目前主要用于钢铁、建筑等行业的清洗，但由于氢氟酸的存在，使用难度加大。若做为制造行业的原材料，由于含氢氟酸的混合酸是两种酸共同存在的，无法直接使用，需经过氢氟酸和其它酸的分离处理，所以对该混合酸的回收再利用具有重要的现实意义。因此，如何提供一种循环经济、绿色环保，实现最大资源利用率的利用含有氢氟酸与其它酸的混合酸代替氢氟酸制备氟铝酸钾的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法，本专利技术利用含有氢氟酸的混合酸副产物代替氢氟酸来制备氟铝酸钾，混合酸中氢氟酸得到有效利用，使氟铝酸钾生产成本降低。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种制备氟铝酸钾的方法，包括如下步骤：(1)制备偏铝酸钾：将氢氧化铝固体加入氢氧化钾溶液中反应，生成偏铝酸钾澄清溶液；(2)制备氟铝酸钾：在冷却和搅拌条件下，向偏铝酸钾溶液中加入含有氢氟酸的混合酸，沉淀析出氟铝酸钾结晶，同时副产不含氟的酸溶液；由于反应过程为剧烈的放热反应，为控制反应速度，在反应器外加水进行冷却，控制反应温度。(3)将得到的氟铝酸钾结晶产物分离、洗涤、干燥，得到氟铝酸钾产品。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(1)制备偏铝酸钾的具体步骤包括：a.将氢氧化钾加水混合制成氢氧化钾溶液；b.在加热条件下，向氢氧化钾溶液中分次慢慢加入氢氧化铝固体；c.加料完成，搅拌成澄清溶液后，即制成偏铝酸钾澄清溶液。因固体氢氧化铝(H3AlO3)是弱酸，与KOH溶液的反应性质温和，所以需控制H3AlO3的加料速度，向KOH溶液中分次慢慢加入H3AlO3固体，每次加入量约占H3AlO3总量的1/8，以保证反应原料的充分接触和反应的正常进行。当H3AlO3未完全反应时，反应物是浑浊液体，随着反应的进行，浑浊液逐渐变为澄清溶液，表明反应产物已形成，再继续加入H3AlO3，当最后一次H3AlO3加料完成，搅拌成KAlO2澄清溶液后，表明偏铝酸钾制备完成。若H3AlO3一次性加入，因为反应性质温和，若反应原料不能充分接触，则会导致反应无法正常进行。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，制备偏铝酸钾的过程中，反应温度为60-95℃，反应时间为2-5小时，反应时间根据反应容器的体积大小和反应物质量的多少可适度延长或缩短，反应完成以得到产物的澄清溶液为标准。为了使反应更加充分，反应在加热条件下进行，若反应温度低于60℃，反应速度太慢，使反应无法正常进行，若反应温度高于95℃，会造成反应物溶液沸腾，导致反应不易控制，造成物料喷溅。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，氢氧化钾溶液的浓度为10％至饱和溶液。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(1)中加入过量氢氧化钾溶液，过量比例为5-10％。为了使H3AlO3完全转化，KOH应过量，过量比例为5～10％。若KOH过量比例低于5％，H3AlO3不能完全转化，反应产物中会夹带H3AlO3，造成最终产物氟铝酸钾纯度不合格；若KOH过量比例高于10％，反应产物滤液中会有过量的KOH，造成浪费。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(2)中混合酸为：氢氟酸和盐酸的混合酸、氢氟酸和硝酸的混合酸、氢氟酸和硫酸的混合酸中的一种或几种，混合酸的酸性pH小于2。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，为了使KAlO2完全转化为KAlF4，步骤(2)中加入过量的混合酸，过量比例为5-10％。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(2)的反应温度小于60℃，反应时间0.5-2小时。其中由于反应过程为剧烈的放热反应，为控制反应速度，在反应器外加水进行冷却，将温度控制在60℃以下；反应时间根据反应容器的体积大小和反应物质量的多少可适度延长或缩短。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(3)中采取过滤或离心分离的方式将氟铝酸钾结晶与母液分离，用水打浆洗涤氟铝酸钾产物中包裹的盐酸、硝酸或硫酸，至氟铝酸钾产物达到国家合格标准。优选的，在上述一种制备氟铝酸钾的方法中，步骤(3)中将产物湿品进行真空干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间2小时，得到氟铝酸钾产品。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种利用含有氢氟酸的混合酸代替氢氟酸制备氟铝酸钾的方法，含有氢氟酸的混合酸回收利用的基本原理是通过向混合酸中加入某种化学物质，该化学物质与混合酸中的氢氟酸反应生成结晶物或沉淀；与另外一种酸不反应，或反应生成可溶性盐。通过过滤或离心分离将结晶物或沉淀从母液中分离出来，另外一种酸或可溶性盐留在母液中，最终使混合酸中的氢氟酸和另外一种酸通过转化为相关的产品而分离。本专利技术的技术方案在于采用氢氧化铝和热氢氧化钾溶液反应制成偏铝酸钾澄清溶液，其中K+余量，使溶液中K∶Al的量正好与共晶点相应的比例相当，然后加入过量的含有氢氟酸的混合酸，氢氟酸与偏铝酸钾反应，即析出沉淀氟铝酸钾，经过滤或离心分离得到氟铝酸钾粗品和盐酸，或氟铝酸钾粗品和硝酸，或氟铝酸钾粗品和硫酸，氟铝酸钾粗品经洗涤、干燥得到氟铝酸钾产品。本专利技术从循环经济和环保的角度考虑，将无法直接使用的含氢氟酸的混合酸回收利用，以含氢氟酸的混合酸代替氢氟酸生产氟铝酸钾化工产品，从而达到两种酸的分离，既可减少与处理固定大量的含氟工业废物，改善环境，又使混合酸中的氢氟酸得到有效利用，实现最大资源利用率，降低氟铝酸钾的生产成本，具有明显的社会和经济效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术的工艺流程示意图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法，本专利技术利用含有氢氟酸的混合酸副产物代替氢氟酸来制备氟铝酸钾，混合酸中氢氟酸得到有效利用，使氟铝酸钾生产成本降低。参见附图1，本专利技术提供了一种利用含有氢氟酸的混合酸代替氢氟酸制备氟铝酸钾的制备方法，具体包括以下步骤：(1)制备偏铝酸钾先将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氟铝酸钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备偏铝酸钾：将氢氧化铝固体加入氢氧化钾溶液中，反应生成偏铝酸钾澄清溶液；(2)制备氟铝酸钾：在冷却和搅拌条件下，向偏铝酸钾溶液中加入含有氢氟酸的混合酸，沉淀析出氟铝酸钾结晶，同时富产不含氟的酸溶液；(3)将得到的氟铝酸钾结晶产物分离、洗涤、干燥，得到氟铝酸钾产品。

【技术特征摘要】
1.一种制备氟铝酸钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备偏铝酸钾：将氢氧化铝固体加入氢氧化钾溶液中，反应生成偏铝酸钾澄清溶液；(2)制备氟铝酸钾：在冷却和搅拌条件下，向偏铝酸钾溶液中加入含有氢氟酸的混合酸，沉淀析出氟铝酸钾结晶，同时富产不含氟的酸溶液；(3)将得到的氟铝酸钾结晶产物分离、洗涤、干燥，得到氟铝酸钾产品。2.根据权利要求1所述的一种制备氟铝酸钾的方法，其特征在于，步骤(1)制备偏铝酸钾的具体步骤包括：a.将氢氧化钾加水混合制成氢氧化钾溶液；b.在加热条件下，向氢氧化钾溶液中分次慢慢加入氢氧化铝固体；c.加料完成，搅拌成澄清溶液后，即制成偏铝酸钾澄清溶液。3.根据权利要求1或2所述的一种制备氟铝酸钾的方法，其特征在于，步骤(1)制备偏铝酸钾的过程中，反应温度为60-95℃，反应时间为2-5小时。4.根据权利要求1或2所述的一种制备氟铝酸钾的方法，其特征在于，氢氧化钾溶液的浓度为10％至饱和溶液。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽红，赵庆云，桑俊利，韩艳娜，位建全，张冬青，
申请(专利权)人：天津金牛电源材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津,12