氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法

2023-05-30 12:14:11 2

專利名稱：：氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法
技術領域：
：本發明涉及一種脫除鑄鐵表面有缺陷的搪瓷塗層並利用產物生產白炭黑的方法，特別是涉及一種氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法。
背景技術：
：搪瓷製備工藝包含很多工序，瓷釉層的質量取決於很多因素，即使對每個生產工段嚴格控制也不能完全避免瓷釉生產中出現殘次品，也就是有缺陷的搪瓷製品。對於這些殘次品，要完全去除搪瓷坯件表面的瓷釉才能重新塗搪。對於搪瓷產品的脫瓷處理通常採用噴砂、拋丸及熱脹冷縮原理等機械方法處理。機械方法除瓷不均勻、無法完全除去瓷釉、薄壁製品受到撞擊時坯件容易變形導致坯件報廢，無法回收再利用。在擊落瓷釉時，製品往往被油汙和鐵鏽所汙染，所以在再次塗搪前需將坯件進行焙燒而去汙。
發明內容本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法。本發明的技術方案概述如下氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為75%95%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在6(TC8(TC，反應lh3h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為10%15%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質量分數為10%25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.11.5倍，用質量分數為20%40%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；(3)在708(TC下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為78，反應0.75hlh，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在80'C10(TC下陳化0.51h，過濾、水洗、抽乾，在100。C120。C下乾燥lh1.5h，得到白炭黑。所述步驟(1)優選的是將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為85%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在70。C，反應2h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理。所述步驟(2)優選的是用質量分數為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質量分數為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液。用本發明的方法處理鑄鐵搪瓷，回收率可達90%以上。較機械噴砂法的回收率不足40%提高近一倍，同時解決了薄壁搪瓷件無法用機械噴砂法回收處理的問題。而噴砂處理後還要對鑄件進行除油除鐵鏽處理，而本發明的方法只需將得到的鑄件經過濾、鹼洗、乾燥後再簡單噴砂處理即可再利用。本方法具有反應時間短，酸利用合理，酸揮發後再利用使酸損失少等特點。原料利用率高，生產成本低。本技術的原料為搪瓷中的二氧化矽和氫氟酸。其中矽(Si)加工成白炭黑，而氟在氟化銨溶液中。一部分氟化銨溶液可循環利用，其餘氟化銨可作為副產品也可作為其他氟化鹽的中間產品。本技術將原料中的所有元素都加工成有用的產品，使其附加值得到較大提升，故生產成本低。過程無汙染排放。使用後的氫氟酸廢液可循環再用於鑄鐵搪瓷脫矽反應中。原料及產物達到綜合利用,經濟效益大為提高。所得白炭黑產品質量達到GB10517-1989的技術指標要求。圖l為本發明的工藝流程框圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。實施例1(1)以灰鑄鐵搪瓷為例，灰鑄鐵搪瓷瓷釉配方(w%)tableseeoriginaldocumentpage4在搪瓷組成中，Si02是基體劑，能夠形成搪瓷的骨架。Si02至少在搪瓷原料的組成中佔有一定的含量才能維持搪瓷的結構。在大多數搪瓷料中Si02含量都超過50wt,/D以上。將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為85%的氫氟酸水溶液的反應釜中，用水蒸汽間接加熱，在70。C，反應2h，有四氟化矽氣體生成，過程中涉及到的反應有Na20+2HF=2NaF+H20K20+2HF=2KF+H20Si02+4HF=SiF4T+H20SiF4+2HF=H2Si06CaO+2HF=CaFd+H20A1203+6HF=2AIF3+3H20Ti02+6HF=H2TiF6+2H20B203+6HF=2BF3+3H20在反應中HF可與存在的二氧化矽或矽酸鹽作用生成氟矽酸。6HF+Si02=H2SiF6+2H20在酸性溶液中,氟矽酸蒸汽分壓隨酸濃度及溫度的提高而增大,將部分呈四氟化矽氣體逸出。H2SiF6=SiF4丫+2HFT當有Si02存在時，上述反應將加劇。2H2SiF6+Si02=3SiF4T+2H20將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為12%的氫氧化鈉水溶液洗，取出鑄鐵進行簡單噴砂處理後再利用，廢渣再做進一步處理；反應產物中只有四氟化矽是以氣體狀態存在，其他產物或溶於溶液或形成沉澱，這就使得聯產白炭黑存在理論上的可行性。由於反應溫度較高，四氟化矽及部分氟化氫將以氣態逸出；(2)用質量分數為10%25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.11.5倍，2HF+SiF4+2NH3=(NH4)2SiF6氣體中四氟化矽含量較多，用質量分數為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，使多餘的四氟化矽轉化為氟矽酸銨，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；SiF4+2NH4F=(NH4)2SiF6(3)在75。C下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為7，反應lh，有沉澱生成，(NH4)2SiF6+4NH3+2H20=6NH4F+Si02』+4H20過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在卯'C下陳化lh，過濾、水洗、抽乾，在ll(TC下乾燥lh，得到白炭黑。同時可得到高濃度的氟化銨濾液。氟化銨溶液可循環使用；也可以將氟化銨溶液濃縮、結晶、乾燥製取氟化銨；還可以以高濃度的氟化銨溶液為起點根據市場的需要來製取其它的氟系列產品，如氟化鉀、氟化鈉、冰晶石等。實施例2氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為75%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在8(TC，反應lh，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為15%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質量分數為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質量分數為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；(3)在7(TC下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為8，反應0.75h，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在8(TC下陳化lh，過濾、水洗、抽乾，在100'C下乾燥1.5h，得到白炭黑。實施例3氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，其特徵是包括如下步驟(l)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為95%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在60。C，反應3h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為10%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質量分數為20%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.5倍，用質量分數為20%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；(3)在80。C下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為7，反應lh，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在100"C下陳化0.5h，過濾、水洗、抽乾，在12(TC下乾燥lh，得到白炭黑。實施例4氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，其特徵是包括如下步驟-(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為85%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在70。C，反應2h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質量分數為10%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.1倍，用質量分數為40%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；(3)在75。C下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為8，反應0.85h，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在9(TC下陳化0.8h，過濾、水洗、抽乾，在11(TC下乾燥1.2h，得到白炭黑。權利要求1.氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，其特徵是包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為75％～95％的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在60℃～80℃，反應1h～3h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為10％～15％的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用質量分數為10％～25％的氨水同時吸收摩爾比為1∶2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.1～1.5倍，用質量分數為20％～40％的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液；(3)在70～80℃下用氨水調節氟矽酸銨溶液的pH為7～8，反應0.75h～1h，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化至pH值為5.0，在80℃～100℃下陳化0.5～1h，過濾、水洗、抽乾，在100℃～120℃下乾燥1h～1.5h，得到白炭黑。2.根據權利要求1所述的氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，其特徵是所述步驟(1)為將鑄鐵搪瓷殘次品浸入盛放了質量分數為85%的氫氟酸水溶液的反應釜中，間接加熱，在70°C，反應2h，有四氟化矽氣體生成，將所述反應釜中液體過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用質量分數為12%的氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理。3.根據權利要求1所述的氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，其特徵是所述步驟(2)為用質量分數為25%的氨水同時吸收摩爾比為1:2的四氟化矽氣體和揮發的氟化氫氣體，氨水的加入量為理論量的1.2倍，用質量分數為30%的氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱溶液至沸騰，得到氟矽酸銨溶液。全文摘要本發明公開了一種氫氟酸除瓷聯產白炭黑的方法，包括如下步驟(1)將鑄鐵搪瓷殘次品浸入氫氟酸水溶液的反應釜中，加熱反應，有四氟化矽氣體生成，過濾，濾液重新輸入到反應釜內，其餘物質用氫氧化鈉水溶液洗，回收鑄鐵，廢渣再做進一步處理；(2)用氨水同時吸收四氟化矽氣體和氟化氫氣體，用氟化銨水溶液吸收尚未被吸收的四氟化矽氣體，加熱，得到氟矽酸銨溶液；(3)用氨水調節pH反應，有沉澱生成，過濾分離，濾餅用硫酸酸化，陳化，過濾、水洗、乾燥，得到白炭黑。用本發明的方法處理鑄鐵搪瓷，回收率可達90％以上，具有反應時間短，酸利用合理，原料利用率高，生產成本低的優點。文檔編號C01B33/00GK101531369SQ200910068620公開日2009年9月16日申請日期2009年4月24日優先權日2009年4月24日發明者張旭斌,王富民,英白,蔡旺峰,峰辛申請人:天津大學