从含H制造技术

本发明专利技术涉及从含H

【技术实现步骤摘要】
从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法
本专利技术涉及氢氟酸的回收方法，具体涉及从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法。
技术介绍
利用氢氟酸溶液对石英材质的腐蚀作用，对精密、复杂石英玻璃元器件表面进行化学刻蚀、化学抛光等加工，不仅精度高，还可避免产生加工缺陷，不受器件表面形状限制，加工效率高。氢氟酸刻蚀工艺被广泛采用。通常将高纯的HF酸和去离子水配置成约40％的氢氟酸溶液对石英表面进行刻蚀。石英与HF酸之间的化学反应通常表示为：SiO2+4HF→SiF4+2H2OSiF4一般条件下是气态，在HF酸溶液中未及挥发便与过量的HF酸发生反应：SiF4+2HF→H2SiF6在酸液进行刻蚀的前期，40％的氢氟酸溶液可以循环使用，但是刻蚀一段时间后，酸液浓度降低。当其中的[HF]低于7mol/l时，反应速率明显降低。当HF溶液浓度低于15％时，需要进行换酸，此时便产生含有H2SiF6成分的高浓度HF废酸。废酸成分摩尔浓度约为HF：12.5mol/L，H2SiF6：3.5mol/L。现有技术中，上述废酸通常采用添加Ca(OH)2进行中和沉淀生成CaF2的工艺进行处理。废酸中含有的氟离子最终形成污泥排放，不但得不到充分利用，还将形成大量的固体废弃物。2HF+Ca(OH)2→CaF2↓+2H2O并且，由于生成的CaF2包裹在Ca(OH)2颗粒的表面，使之不能被充分利用，因此投加量往往需要过量50％，从而造成Ca(OH)2消耗量较大，同时也极大地增加了最终的污泥量。而该污泥只能作为固体废弃物处理。同时，由于CaF2溶度积本身的限制，仍需要添加可溶性的CaCl2、PAC、PAM等辅助药剂。2HF+CaCl2→CaF2↓+2HCl基于上述情况，传统的废酸中和处理消耗辅料较多，污泥量大，氟离子得不到充分应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决现有技术中含H2SiF6的刻蚀废酸中的HF无法被回收利用的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，包括以下步骤：H2SiF6氨解制备NH4F，对NH4F进行热酸解制备HF，生成的HF受热气化并被收集。优选地，所述的氨解还生成SiO2。优选地，包括将SiO2制备成白炭黑的步骤。优选地，所述的热酸解用酸的电离度大于HF电离度。优选地，热酸解用酸采用磷酸。优选地，磷酸的浓度大于等于85％wt。优选地，热酸解的温度在100～120℃。优选地，还包括冷凝回收所述气化的HF的步骤。优选地，热酸解的时间在10～120min。优选地，所述的刻蚀废酸中还含有HF。优选地，所述的HF在所述的氨解过程中生成NH4F。优选的，在所述的氨解步骤前，所述的刻蚀废酸不经过蒸发所含HF的步骤。优选地，所述的热酸解还生成NH4+。优选地，包括NH4+反应生成氨气的步骤。优选地，包括将所述的NH4+由磷酸镁铵沉淀法脱除的步骤。优选地，包括将磷酸镁铵加热分解的步骤。优选地，磷酸镁铵加热分解生成氨气。优选地，将所述的氨气回用于所述氨解步骤。优选地，磷酸镁铵加热分解生成MgHPO4。优选地，磷酸镁铵加热分解生成MgHPO4用于与所述的NH4+进行磷酸镁铵沉淀法的脱除。优选地，在所述的氨解步骤前，所述的刻蚀废酸不经过将其中H2SiF6在开放体系中分解形成HF和SiF4的步骤。通过本专利技术的方法能够在刻蚀废酸中提取和回收HF。进一步的，通过本专利技术方法提取HF具有提取纯度高、提取率高、工艺能耗少，原料可循环使用等优点，具有突出的经济效益、社会效益以及生态效益。附图说明图1为从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的其中一种工艺流程图。具体实施方式在刻蚀过程中，当HF溶液浓度低15％时，需要进行换酸，此时便产生含有H2SiF6成分的刻蚀废酸。本专利技术实现刻蚀废酸中HF的再生和回收的工艺路线为：将刻蚀废酸中的H2SiF6氨解制备NH4F，然后对NH4F进行热酸解从而制备回收HF。以下，结合具体实施例进一步说明。实施例一，在含有H2SiF6成分的刻蚀废酸中回收HF步骤一、废酸的氨解首先将废酸中的[SiF62+]氨解成为[F-]。将氨气一定过量度地缓慢通入刻蚀废酸中，使之与其中的H2SiF6发生反应，反应式为：H2SiF6+6NH3·H2O→6NH4F+SiO2↓+4H2O反应后得到氟化铵溶液和SiO2白炭黑的混合浆料；浆料过滤后得到白炭黑软膏，进行后续的洗涤、干燥即可得到白炭黑产品。滤清液氟化铵溶液进入后续酸解工艺。步骤二、氟化铵溶液的热酸解和HF的回收。经过步骤一的氨解后，在溶液中主要存在如下的水解和电离平衡：H++F-←→HFNH4++OH-←→NH3·H2ONH4++F-←→NH4F向氨解后的上述溶液添加比HF电离度更大的约85％wt浓度的磷酸，增加[H+]，促使溶液中[HF]的形成，从而对氟化铵溶液进行热酸解。热酸解温度控制在100～120℃左右；保温反应时间约10～120min，热酸解的反应式如下：H3PO4+NH4F→NH4H2PO4+HF↑H3PO4+2NH4F→(NH4)2HPO4+2HF↑H3PO4+3NH4F→(NH4)3PO4+3HF↑在热酸解反应的过程中，HF不断生成并受热挥发，收集挥发的HF实现回收。实施例二、在含有HF/H2SiF6成分的刻蚀废酸中回收HF在实施例一的基础上，在回收过程中还要考虑HF的存在，需要避免在H2SiF6反应制备HF的过程中，由于反应过程损失原先就有的HF。在本实施例中，同时不考虑事先在开放体系中用蒸发方法收集HF，因为在蒸发过程中，H2SiF6分解挥发形成的不但有HF，而且还有SiF4成分，而SiF4成分的存在不利于获得高纯度的氢氟酸；且蒸发耗能，蒸发温度越高，蒸汽中的SiF4分压越大。因此，不宜进行蒸发回收HF。其回收步骤如下：步骤一、废酸的氨解。将氨气过量度地慢通入刻蚀废酸中，使之与废酸发生反应。其反应式如下：HF+NH3·H2O→NH4F+H2OH2SiF6+6NH3·H2O→6NH4F+SiO2↓+4H2O反应后得到氟化铵溶液和SiO2白炭黑的混合浆料；浆料过滤后得到白炭黑软膏，进行后续的洗涤、干燥即可得到白炭黑产品。滤清液氟化铵溶液进入后续酸解工艺。步骤二、氟化铵溶液的热酸解和HF的回收。经过步骤一的氨解后，在溶液中主要存在如下的水解和电离平衡：H++F-←→HFNH4++OH-←→NH3·H2ONH4++F-←→NH4F向氨解后的上述溶液添加比HF电离度更大的约85％wt浓度的磷酸，增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含H

【技术特征摘要】
1.一种从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
H2SiF6氨解制备NH4F，
对NH4F进行热酸解制备HF，HF在热酸解中气化并被收集。


2.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于所述的氨解还生成SiO2。


3.如权利要求2所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于包括将SiO2制备成白炭黑的步骤。


4.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于热酸解用酸的电离度大于HF电离度。


5.如权利要求1或4所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于所述的热酸解用酸采用磷酸。


6.如权利要求5所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于磷酸的浓度大于等于85％wt。


7.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于热酸解的温度在100～120℃。


8.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于还包括冷凝回收所述气化的HF的步骤。


9.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于热酸解的时间在10～120min。


10.如权利要求1所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于所述的刻蚀废酸中还含有HF。


11.如权利要求10所述的从含H2SiF6的刻蚀废酸中回收氢氟酸的方法，其特征在于所述的HF在所述的氨解过程中生成NH4F...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，
申请(专利权)人：好科上海环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31