氟硅酸钾(钠)结晶生长的动力学研究
（最新版）年产2000T氟硅酸钠工艺设计毕业设计论文
（最新版）年产2000T氟硅酸钠⼯艺设计毕业设计论⽂北京化⼯⼤学毕业设计说明书课题：年产2000T氟硅酸钠⼯艺设计学号：设计者：杨⼩飞班级：黔化升131指导⽼师：冉隆⽂⼆O⼀五年五⽉北京化⼯⼤学化学⼯程与⼯艺专业黔化升131班毕业设计说明书课题：年产2000T氟硅酸钠⼯艺设计设计条件：设计者：杨⼩飞设计开始⽇期：2015年3⽉1⽇设计完成⽇期：2015年6⽉1⽇指导教师：冉隆⽂⽬录第⼀章前⾔………………………………第⼆章概述………………………1.1含氟⽓体的来源………………………1.2含氟⽓体的主要现在………………………1.3含氟废弃吸收过程特点………………………1.4含氟废弃的处理⽅法………………………1.5 氟硅酸的性质及⽤途………………………第三章⼯艺过程…………………………2.1⼯艺原理………………………2.2⼯艺过程的选择………………………2.3⼯艺流程简图……………………2.4各岗位操作⽅法………………………2.5 物料衡算………………………第四章结论…………………………第五章主要参考⽂献……………………………第六章附⼯艺流程图………………………第七章附主要设备结构图………………………年产2000T氟硅酸钠⼯艺设计摘要本设计为北京化⼯⼤学2013级化学⼯程与⼯艺的毕业设计。
题⽬为2000T氟硅酸钠⼯艺设计。
主要是针对磷酸⽣产过程中的含氟⽓体是污染源，但同时也是宝贵的氟、硅资源。
在磷酸⼯段中,磷矿中的氟⼤部分以SiF4和HF⽓体的形式逸出。
由于氟化物对环境和⽣态平衡的危害极⼤,⽇益严格的环保要求,这迫使⽣产⼚家要对氟化物进⾏处理和回收。
氟化物的回收加⼯,既能使环境得到保护,⼜可化害为利、变废为宝,提⾼企业的经济效益。
含氟⽓体通常⽤⽔吸收,⽣成氟硅酸。
以此为原料,可以加⼯成氟化铝、氟硅酸钠、冰晶⽯多种氟化物盐类。
⽬前以⽤于⽣产氟化铝和氟硅酸钠为多。
由于我国磷矿资源丰富,中⼩型磷铵⼚和磷肥⼚遍布全国各地,氟硅酸产量⼤，再加上氟硅酸钠⽣产的原料⾷盐来源⼴,流程简单,操作控制容易,⽣产成本低,规模不受限制,因⽽利⽤氟硅酸⽣产氟硅酸钠的⽅法⽬前可以得到⼴泛的应⽤。
结晶动力学发展
结晶动力学的发展结晶动力学是研究固态物质中结晶过程的科学，它涉及了物理学、材料科学、化学等多个领域。
结晶是固态物质中的有序排列过程，对于材料的性能和功能有着重要影响。
随着科学技术的发展，结晶动力学的研究也在不断深入，为人们理解结晶过程和控制结晶提供了更多的工具和方法。
早期研究结晶动力学研究的历史可以追溯到19世纪。
早期的研究主要集中在理论层面对结晶过程进行解释。
例如，身材娇小却头脑聪明的法国科学家拉沃瓦锡在1822年提出了晶体生长对比表，并用其来解释晶体形态和生长速率之间的关系。
这为后来的结晶动力学研究奠定了基础。
现代结晶动力学随着科学仪器的发展和实验技术的进步，现代结晶动力学的研究方法变得更加细致和全面。
通过观察和分析结晶过程中的微观现象，研究者们深入了解了结晶过程中的各种参数和动力学行为。
其中一个重要发展是基于原子力显微镜的研究方法。
原子力显微镜可以实时观察到纳米尺度下的表面形貌和结晶行为，为结晶动力学研究提供了重要的实验手段。
此外，透射电子显微镜、X射线衍射等技术也广泛应用于结晶动力学的研究中。
在理论方面，计算机模拟也成为理解结晶动力学的强有力工具。
通过数值模拟，可以在原子层面上模拟结晶过程，探索结晶的机理和行为。
分子动力学模拟和蒙特卡洛模拟等方法被广泛应用于结晶动力学的研究中。
结晶动力学的应用结晶动力学的研究不仅对基础科学有着重要作用，还对材料科学和工程应用有着广泛的应用价值。
通过研究和控制结晶过程，可以获得优异的材料性能和特定的微观结构，扩展材料的应用范围。
例如，结晶动力学的研究有助于理解金属、半导体等材料的晶体生长和形态控制。
这对于制备高性能的电子器件和材料具有重要意义。
此外，在医药领域，结晶动力学的研究也帮助人们改善药物的溶解性和稳定性，为新药的开发提供支持。
结语随着科学技术的不断发展，结晶动力学的研究也在不断取得新的突破和进展。
通过对结晶过程的深入理解，研究者们可以更好地控制和应用结晶行为，推动材料科学和其他相关领域的发展。
( 氟钛酸钾(钠)的生产工艺的最新进展
氟钛酸钾（钠）的生产工艺的最新进展摘 要：本文介绍一些最新的氟钛酸钾的生产工艺的流程和参数，需要的条件，并比较几种生产工艺的优劣。
关键词：氟钛酸钾 硅 结晶 钛铁矿 湿法冶金前 言氟钛酸钾（别名氟化钛钾），分子式：62TiF K ，相对分子质量：240.054019，为白色粉末，密度：3.0123cm g ，熔点：780°C ，溶于热水，微溶于冷水和无机酸极性溶剂，在空气中加热至500°C 以上，逐步分解成2TiO 。
主要用途是聚丙烯合成用的催化剂，制铝、钛、硼的合金，也用于制造钛酸和金属钛。
氟钛酸钾的传统工艺主要有氟钛酸法、偏钛酸法，但这些方法尽管工艺流程短，但存在成本高、原料紧俏、质量差、工艺落后等缺点。
1.氟钛酸钾的最新生产工艺 1.1分步合成法制取低硅氟钛酸钾分析氟钛酸钾合成过程中杂质硅进入产品的方式，利用硅在合成过程前后析出不同的特点，采用分步合成]1[的方法制得硅含量较低的氟钛酸钾的产品。
（1）氟钛酸钾产品中硅进入方式的分析在合成法制取氟钛酸钾的过程中，当氟钛酸钾从溶液析出时少量杂质硅进入产品的途径有表面吸附、混晶、吸留和包夹。
-26SiF -和-26TiF 两种离子的构型和电荷都非常接近，所以，就有形成混晶的条件。
沉淀析出过程中杂质形成混晶有一个明显的特点，即只要有晶体析出，杂质就会进入晶体中，形成了混晶沉淀中的少量杂质很难用一般的分离方法分离出来。
（2）重结晶对产品中硅含量的影响从实验结果来看，经重结晶后，氟钛酸钾的样品中的硅含量并未明显降低。
这说明在氟钛酸钾结晶析出时，硅是以混晶的形式进入产品晶体结构的，用一般的分离方法难以除去氟钛酸钾的。
（3）分步合成法制取低硅氟钛酸钾分步合成法就是先在氟太酸的溶液中加入部分钾盐进行一步合成，将分离得到的清液再加钾盐进行二步合成，液固分离和干燥，即得到含量较低的氟钛酸钾产品。
其化学反应是：O H TiF H TiO HF 262226+=+ HCl TlF K KCl F T H 62i 6262+=+上图是分步合成实验结果，随着一步合成时钾盐加入量的增加，二步合成所得的氟钛酸钾产品中的硅含量逐步降低。
利用钾长石制取氟硅酸钾的研究
无 机 盐 工 业 ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
５７
利用钾 长石制取氟硅酸钾 的研 究
张光 旭 ，石 瑞 ，彭 字 ，邓 军
（武 汉 理 工 大 学 化 学 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４３００７０）
摘 要 ：针 对 洛 阳嵩 县 的 钾 长 石 ，采 用 回转 窑 低 温 分 解 ．分 解 残 渣 用 水 浸 取 得 到 钾 浸 取 液 ．以钾 浸 取 液 为 原 料 制 取 氟 硅 酸 钾 。 优 化 工艺 条件 ：反 应 温 度 为 ６０℃ ，氟 硅 酸 加 入 量 为 理论 用 量 的 １２０％ ，浸 取 液 氢 离 子 浓 度 为 ２．０ ｍ０ｌ／Ｌ． 反 应 时 间 为 １０ｍｉｎ。在 此 条 件 下 。钾 收率 达 到 ９６％ 以上 ，制 得 氟 硅 酸 钾 产 品 纯 度 达 到 ９８％．产 品 质 量 达 到相 关 化 工 企 业 标 准 要 求
关 键 词 ：钾 长 石 ；提 钾 ；氟 硅 酸 ；氟 硅 酸 钾 中图 分 类 号 ：ＴＱ１３１．３１ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００６—４９９０（２０１４）０３—００５７—０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆ ｌｕｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｌｄｓｐａｒ
Ｚｈａｎｇ Ｇｕａｎｇｘｕ，Ｓｈｉ Ｒｕｉ，Ｐｅｎｇ Ｙｕ，Ｄｅｎｇ Ｊｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｌｌｈｈａｎ 妇ｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｌ￣ｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｌｄｓｐａｒ ｆｒｏｍ Ｓｏｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ｗａｓ ｄｅｃｏｍ ｐｏｓｅｄ ｉｎ ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ ａｔ ａ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｒａｗ ｍ ａｔｅｒｉａｌ ｔｏ ｇｅｔ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｌｕｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｉｄｕｅ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ６０ ℃ ．ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆｌｕｏｒｏｓｉｌｉｃｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ １２０％ ｏｆｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｍｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆｌｅａｃｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ２．０ ｍｏ１］Ｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ １０ ｍｉｎ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｏｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒ ｙ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃａｎ ｂｅ ｕｐ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９６％ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｒ ｉｔｙ ｏｆ Ｋ２ＳｉＦ６ ｐｒｏｄｕｃｔ ｒｅａｃｈｅｄ ９８％ ，ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｌｄｓｐａｒ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍ ；ｆ ｌｕｏｓｉｌｉｅｉｃ ａｃｉｄ；ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆ ｌｕｏｓｉｌｉｃａｔｅ
氟硅酸钠几种生产方法的比较
⑤循环使用母液，回收了其中的硫酸钠，使 化盐阶段硫酸钠的利用率由８０％提高到９５％以上。
⑥母液循环化盐也使硫酸不断富集，浓度不 断提高，回收利用价值更高。
从理论上讲，氟硅酸钠的生产可选用氯化钠、 度讲，硫酸钠法应为首选。
硫酸钠、碳酸钠和磷酸钠等，综合考虑成本和工艺 １．３按操作方法分为连续法和间歇法…
的稳定性，工业上采用前两种较多。尤其是氯化钠
连续法的生产工艺为定酸调盐，连续合成，经
法因盐液溶解度温度系数小，产品质量稳定。目前 过沉降、洗涤再沉降，料浆经过离心脱水分离后，
玳ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｉｔｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｒｏｍ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｌｔ－ａｄｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ．，１１ｌｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｙ ａｎｄ ｗｅｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅ
和而大量析出细小的氟硅酸钠，离心时易被甩出造 成损失。以硫酸钠法为例，其简要工艺见图２。
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排刊
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图２硫酸钠干法生产氟硅酸钠合成部分流程图 ２）湿法投料即传统的先化盐再投料工艺。 钠盐经过溶盐，盐水达饱和后再用于合成，虽产品 粒度较大，操作平稳，但污水量相对大。以硫酸钠 法为例主要工艺流程（合成部分）见图３。
ｍｉｘｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｇｏｏｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｂｏｔｈ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
分子级晶体生长动力学模拟
分子级晶体生长动力学模拟是一项重要的材料科学技术，其能够为晶体材料的生长提供独具优势的分子级揭示手段，实现对晶体生长机制和过程的深入研究。
随着计算机技术的不断发展和模拟算法的不断提高，已经成为现代材料科学领域中的热点研究方向之一。
一、晶体生长动力学基础晶体是由有序排列的原子或分子组成的，其形态和性质的影响因素与组成材料、重力场、外界环境等有关。
晶体生长是晶体材料制备的重要过程，其基础是分子扩散、表面吸附、解离或弛豫等物理化学过程。
晶体生长动力学是探究晶体材料生长过程的基本科学，对于材料的制备与应用起着重要的作用。
二、晶体生长模拟方法及理论晶体生长动力学模拟方法及理论研究是晶体生长动力学研究的重要手段。
对于材料物理化学、高分子化学、生化的表面和界面、人类疾病和神经系统模拟等方面都有重大的仿真应用。
1. 分子动力学模拟方法分子动力学模拟是分子级模拟的一种方法。
其基本原理是根据分子之间的相互作用和运动状态，运用牛顿运动方程，在可接受的近似和简化下，计算出分子系统的运动和相互作用过程。
因为分子是有电荷和空间质点，它的动力学性质是可以被精确地描述和计算的。
与实验相比，分子动力学模拟具有很强的可控性和可预测性。
因此，该模拟方法已经成为研究晶体生长、材料结构改性、生物分子生成和复杂行为研究的有力工具。
2. 晶体生长分子动力学模拟建模晶体生长分子动力学模拟建模是一种基于动力学理论的晶体生长过程数值模拟方法。
它通过在计算机上模拟分子之间的相互作用和数量关系，可以实现对晶体生长过程和机理的研究。
晶体生长过程模型可以从分子水平三维结构开始，也可以通过一系列光学、电子和显微技术的实验分析来建立。
这个模型可以在计算机上进行运算，为“检查”晶体生长过程提供了独特手段。
三、晶体生长分子动力学模拟应用晶体生长分子动力学模拟已经成功应用于生物分子、半导体、金属等材料领域的模拟研究中，为晶体生长机理解析提供了强有力的工具。
1. 生物晶体生长分子动力学模拟研究生物晶体是一种由生物大分子如蛋白、DNA或RNA组成的晶状物，它们在成长过程中具有很高的自组装性能，但释放出一些挑战性的问题。
氟硅酸钾容量法测定二氧化硅容易出现的问题
氟硅酸钾容量法测定二氧化硅容易出现的问题一、试样在分析天平上定量称取后，倒入银坩埚后容易成团，会造成高温熔样时，试样分解不完全，导致测定结果偏低。
二、试样加碱后，放入高温炉的温度过高，已达或接近控制温度，或盖上银坩埚盖时未留缝，均容易喷样，导致结果偏低。
三、在测定二氧化硅的试样溶液中加入的氯化钾固体的量不够，生成氟硅酸钾沉淀不完全，导致测定结果偏低。
四、在测定二氧化硅的试样溶液中加入氯化钾固体时，如溶液的温度高，会溶解过多氯化钾。
以致在溶液静置时析出的氯化钾固体太多，增加沉淀过滤的难度，延长了过滤时间，可能导致部分氟硅酸钾沉淀水解，结果偏低。
五、在测定二氧化硅的试样溶液中，加入浓硝酸，氟化钾溶液并加氯化钾固体饱和后，放置时间不够，导致氟硅酸钾沉淀不完全，使结果偏低。
六、做漏斗水柱的技术不熟练，过滤时漏斗不能形成水柱，过滤、洗涤速度太慢，可能导致部分氟硅酸钾沉淀水解，结果偏低。
七、过滤、洗涤氟硅酸钾沉淀时，因为粗心大意，错用蒸馏水作洗液，导致沉淀部分水解，结果偏低。
用氯化钾洗液（50g／l）洗涤次数和用量控制不好，导致沉淀部分水解，结果偏低。
八、中和残余酸时，速度太慢，导致沉淀部分水解或完全水解，结果偏低甚至测定失败。
九、残余酸未能中和完全，还有部分留在滤纸中，导致结果偏高。
十、用于水解的蒸馏水偏酸性，不中和，导致结果偏高。
十一、用于水解的蒸馏水未沸腾，或沸腾之后又冷却或体积太少滴定时，不利于氟硅酸钾沉淀的水解，易导致结果偏低。
十二、滴定时，终点掌握不好，颜色太浅或太红，导致结果偏低或偏高。
十三、天平使用不过关，称样不准确，以及不能正确使用容量瓶、移液管、滴定管，都会对测定的准确性带来很大影响。
针对以上氟硅酸钾容量法测定二氧化硅时容易出现的问题，可以相应采用以下办法来解决：一、在分析天平上准确称取试样，并把其完全倒至银坩埚后，需轻轻震击银坩埚底部，使试样分散，便于试样能充分与氢氧化钠接触而容易反应完全，或采用银坩埚在熔样中途摇动一次的办法。
晶体生长第七章晶体生长动力学
第七章晶体生长动力学生长驱动力与生长速率的关系（动力学规律或界面动力学规律），先解决生长机制问题。
§ 1邻位面生长——台阶动力学邻位面生长一一奇异面上的台阶运动问题1. 界面分子的势能邻位面上不同位置的吸附分子[3]界面上不同位置的势能曲线1—2 : 2 ① i+8 ① 2；1 —3 : 4 ① i+12① 2;1—4 : 6①1+12①2 分子最稳定位置（相变潜热）单分子相变潜热：I sf=W s+W k①流体分子⑴体扩散吸附分子⑵面扩散台阶分子⑶ 线扩散扭折⑷② 流体分子 ⑴ 体扩散 吸附分子⑵面扩散扭折⑷ ③ 流体分子 ⑴体扩散扭折⑷2.面扩散W s =2①严8 ①2 吸附分子 —流体需克服的势垒U 〃 吸附分子在界面振动频率吸附分子在晶 面发生漂移的机率为：exp^ s/kT)，面 扩散系数为：D ssD s =[ u // exp(- /kT)]丄吸附分子平均寿命：T s,.脱附频率s1/ s 」_exp( W s/kT)s 二丄 e>p(W s/kT)V丄Xs:吸附分子在界面停留的平均寿命T s 内，由于无规则漂移而在给定方向的迁移(分子无规则漂移的方均根偏差)X —s D s(爱因斯坦公式)1 s s X s exp[W s- s]/2kT2s s由于对一般的晶面：W - 0.45l sf -0i sf20面扩散激活能u // = u 丄s考虑脱附分子数:2X sX s 1exp[0.22l sf /kT]Xs 决定了晶体生长的途径。
3.台阶动力学一一面扩散控制台阶的运动受面扩散控制界面N o ，格点Ns 有吸附分子：:“ exp （-W k/kT ）（对单原子或简单原子，可忽略取向效应）Xs >> X o 则吸附分子均能到达台阶设台阶长度为a 则单位时间到达台阶的分子数为:2X ss 丄aTs界面某格点出现吸附分子的机率:N o若：Xs >> X 。
氟硅酸钾法测定金精矿中二氧化硅
氟硅酸钾法测定金精矿中二氧化硅二氧化硅在金精矿的冶炼过程中起着重要作用，二氧化硅含量太低时，在冶炼过程中不容易造渣，很难把金和其它金属元素和非金属杂质分离；二氧化硅含量太高时，冶炼炉渣粘度增加，很难将金与渣分离，影响金的回收率。
因此准确知道金精矿中二氧化硅含量在冶炼过程中至关重要。
本文采用氟硅酸钾滴定法测定金精矿中的二氧化硅含量，这种方法已经在我们单位推广使用，它简便快速，准确度好。
方法提要：二氧化硅滴定分析方法都是间接测定方法，氟硅酸钾容量法是应用最广泛的一种，确切的说应该是氟硅酸钾沉淀分离—酸碱碱滴定法。
其原理是含硅的样品，经与苛性碱、碳酸钠等共融时生成可溶性硅酸盐，可溶性硅酸盐在大量氯化钾及F-存在下定量生成氟硅酸钾(K2SiF6)沉淀。
氟硅酸钾在沸水中分解析出氢氟酸(HF)，以标准氢氧化钠溶液滴定。
间接计算出二氧化硅的含量。
该方法使用范围1%-70%。
关键词：二氧化硅；苛性碱；氟硅酸钾；氢氧化钠1试验部分（1）方法原理试样用氢氧化钾熔融，在含有3mol/L硝酸(含有盐酸但浓度以硝酸计)的溶液中，加KCl使呈KCl的饱和溶液，于该溶液中加入KF，使Si呈K2SiF6↓，用KCl溶液洗涤氟硅酸钾沉淀中所含残余的游离酸。
纯净的氟硅酸钾在沸水中水解，析出游离酸，用氢氧化钠标准溶液滴定游离酸，间接计算SiO2的含量。
（2）主要试剂：氢氧化钾、氯化钾、硝酸钾、硝酸（ρ=1.42 g/ml）、盐酸（ρ=1.19g/ml）、氟化钾溶液（300g/L 于塑料器皿(瓶)中配制或保存）、氯化钾—乙醇溶液（50g/L）、氯化钾洗液（500g/L）、酚酞（10g/L）、氢氧化钠标准溶液氢氧化钠储备溶液配制：c(NaOH)≈10mol/L 称取400 g NaOH溶解于1000ml，煮沸过的蒸馏水中，储存于塑料瓶中。
置暗处3天～4天后使用。
氢氧化钠标准溶液配制：c(NaOH)≈0.2mol / L。
取20ml氢氧化钠储备液(3.10.1)，以新煮沸并冷却至室温的蒸馏水稀释至1000ml，混匀。
氟硅酸钾容量法测定二氧化硅的要点
浅谈氟硅酸钾容量法测定二氧化硅的要点【摘要】水泥熟料中的二氧化硅是影响熟料矿物组成的重要成分，其含量高低直接影响到熟料的饱和比和硅率等重要的质量指标。
测定水泥及其原燃材料中的二氧化硅含量是水泥生产过程中质量控制的重要检验项目。
本文主要介绍了氟硅酸钾容量法测定二氧化硅的原理及注意事项。
【关键词】氟硅酸钾容量法；二氧化硅；沉淀；氯化钾；洗涤1.氟硅酸钾容量法测定二氧化硅的原理硅酸在有过量的氟离子和钾离子的强酸性溶液中，能与氟离子作用生成氟硅酸钾沉淀，将氟硅酸钾沉淀经过滤分离后，在热水中发生水解反应，生成氢氟酸用氢氧化钠标准滴定溶液滴定。
根据氢氧化钠标准滴定溶液消耗的体积计算试样中二氧化硅的含量。
根据以上反应原理：首先应将试样中的不溶性二氧化硅转化为可溶性的硅酸，并使溶液具有一定的酸度。
而且要有足够的氟离子和钾离子。
此外，因为生成氟硅酸钾沉淀的反应和氟酸硅钾沉淀的水解反应均是可逆反应，而可逆反应中当反应物质量大于生成物质量时，反应向生成物方向进行，反之，当反应物质量小于生成物质量时，反应向反应物方向进行，化学反应不完全。
要想使化学反应完全，应采取以下措施：加大反应物的质量，使反应向生成物方向进行。
即通过氢氧化钠熔融试样，加盐酸酸化，使二氧化硅以硅酸根离子存在于被测溶液中；加入浓硝酸使被测溶液的酸度为3摩尔/升；加入饱和并过量的氯化钾固体，再加入氟化钾溶液（150g/l），使被测溶液中的硅酸根完全生成氟硅酸钾沉淀，保证反应物完全变成生成物；通过大量的中和的热水，使氟硅酸钾沉淀水解，完全生成一定量的氢氟酸和硅酸。
2.氟硅酸钾容量法测定二氧化硅实验的注意事项（一）熔样过程中的注意事项1.熔样方法的选择。
氟硅酸钾容量法熔融试样有两种方法，一种是以氢氧化钠为熔剂用银坩锅为容器进行熔融，另一种是以氢氧化钾为熔剂用镍坩锅为容器进行熔融。
当对试样进行全分析时，应采用第一种，当试样中二氧化硅含量较低时，应单独称样测定二氧化硅采用第二种方法熔样。
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杨彝军等氟硅酸钾（钠）结晶生长的动力学研究 ｌ５ 氟硅酸钾（钠）结晶生长的动力学研究 扬林军．张允湘 （四川大学化工学院，四川成都６１００６５）
摘要：采用静态法实验研究了溶液初始浓度、温度、搅拌强度及挂片材质耐氟硅酸钾（钠）在湿法磷酸溶 渡中结晶生长的影响；结果表明，初始浓度增加能明显提高结晶速度、缩短诱导期，搅拌的影响不明显， 氟硅酸钾（钠）晶体生长过程由晶体的表面反应控制，并根据实验结果得到其结晶生长的动力学方程。采 用低表面能的聚氯乙烯和聚四氟乙烯塑料可以显著降低结垢形成速率。 美键词：氟硅酸钾（钠）；湿法磷酸；结晶生长；动力学 中国分类号：ＴＱ１２６ ３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５－９９５４（２００２）０２－００１５４３４
在以高钾钠含量磷矿（如湖北矿）为原料的 湿法磷酸生产中，由于来自苹取槽的磷酸料浆在进 入真空过滤系统时，因真空作用使水分急剧汽化， 温度骤降导致氟硅酸钾（钠）过饱和度增加，析 出结晶。其中一部分在过滤设备及管壁沉积下来， 形成坚硬的、不易清洗的垢层，严重堵塞过滤设备 及管道，因尚无有效的解决措施，使该类矿的推广 应用受到极大影响。 目前有关氟硅酸钾（钠）垢层物沉积特性的 系统研究报道很少，本文采用冷却水系统中 ＣａＣＯ 、ＣａＳＯ 垢的常用研究方法——静态法 ， 对氟硅酸钾（钠）在湿法磷酸中结晶生长的动力 学进行了实验研究，有助于了解结垢的沉积特性， 也为探索减少过滤系统结垢的措施提供必要的理论 基础 １实验部分 实验在置于超级恒温槽的结晶器中进行 所用 试剂有磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、氟硅酸、磷酸、 硫酸，均为分析纯。实验时，先配制ＮａＨ ＰＯ ・ ２Ｈ ０溶液（钠液）或ＫＨ ＰＯ 溶液（钾液）及混 酸液，钾（钠）液中含２２％Ｐ ０ ，混酸液中含 ２２％Ｐ，Ｏ 、７，９０％Ｈ ｓ０ ；钠（钾）液中Ｎａ （Ｋ ）浓度、混酸液中Ｈ ＳｉＦ 浓度是依据湖北磷 矿为原料制得的湿法磷酸中氟硅酸钾（钠）相对 过饱和度 ［ ＝（Ｃ—Ｃ ）／Ｃ’］选取，并按化 学计量比配制。将两股溶液预热至所需温度后，以 等体积注人有效容积为１２００ｍＬ的结晶器中，并插 人挂片，启动搅拌，混匀后即刻开始取样，用４号 玻璃过滤坩埚抽滤，采用原子吸收光谱分析滤液中 钾（钠）离子浓度，每次实验总时间为４８ｈ 结束 后，取出挂片．在１０５±５ 下烘２ｈ，称量挂片结 垢量，然后用水冲洗干净，再用酒精擦洗。在挂片 材质影响实验中，选用钼二钛、聚氯乙烯塑料、聚 四氟乙烯塑料等三种材质，其余实验均采用钼二钛 不锈钢挂片。表１、２分别为Ｎａ２ＳｉＦ 、Ｋ ＳｉＦ６结晶 实验数据。
表１ 过饱和溶液中Ｎａ：ｓ Ｆ＾结晶生长实验 Ｔａｂ．Ｉ Ｔｈｅ ｃ￣ｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｎａ，ＳｉＦ＾ｆｒｏｍ ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ
基金项目：［日家“九五”重点科技攻关资助项目（Ｎｏ ９５－－５２９４）１４）４） 作者简舟：杨林军ｔ１９６７一）．男．副教授．研究方向为化肥工艺：张允湘为联系人，电话：５４０５２１２（０）。
维普资讯 http://www.cqvip.com １６・ 化学工程２００２年第３Ｏ卷第２期 ２实验结果殛分析 ２ １溶液初始浓度的影响 图１为不同初始浓度下，Ｎａ 、Ｋ 离子浓度 随时间的变化曲线。可见，开始时浓度保持不变 ，ｌ １： Ｉｌ （ （Ｊ ２７５ 一 Ｏ ２５０ （１ ２２５ ｛ ０ ２０１） Ｌ － （１【 ５ ０ １ ５０ ０ １：５ 、 １ …．１ ． Ｐ １ ７９９ ．’＼ ■～ ｌｌ ’ ６ｔｌ ０ １１Ｏ １２ Ｊ ２４ ｒｍ （即结晶诱导期），然后逐渐下降，且Ｎａ２ＳｉＦ Ｋ：ＳｉＦ 结晶析出速率均随溶液初始浓度增加而提 高。
０ ３０ ６０ ９０ Ｌ２０ ｌ２００ ２４００ ａ ａ：尉 ｂ Ｋ２ｓｌ Ｔ：５０ ， 二铽小话钢挂片 圈１ 初始浓度对结晶生长的影响 Ｆｉｇ】Ｔｈｅ Ｊｆｅｃｌ ｉｎｉｔｉａｌ…ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ帅ｐｏｔａｓｓｉｕｍ（ｓｏｄｉｕｍ）ｆｌｕｏｓｉｌｉｅａｔｅ ｃｒｖ 诅ｌｌｔ阻ｔｔｏｎ
增加溶液韧始浓度的影响主要表现在两个方 面，一方面，能够提高成核速率，这是由溶液过饱 和度增加而引起的，见下式：
一唧［＿
同时，溶液中晶棱的生长也会随浓度的增加而提 高 根据Ｎｉｃｌｓｃｎ 对难溶盐沉积动力学的研究结 果，诱导期 与浓度推动力ＡＣ存在如下关系： Ｋ＝ＡＣ ￡ （２） 本文结果表明对于Ｎａ：ＳｉＦ 、Ｋ ＳｉＦ 结晶牛ｆ＝乏， 【乜存在上述规律．且Ｐ ｐ 一２。这表明随 浓度推动力贼小，诱导期ｆ 急剧增加
采用式（２）分析湿法磷酸中氟硅酸钾（钠） 结垢可以发现，若以高钾钠含量（Ｎ％０＋Ｋ ０— １．００％）的湖北磷矿为原料，在磷酸溶液温度为 ５Ｏ 时（溶解度数据取自文献［３］），对于 Ｎａ２ＳｉＦ ： 一１２ｍｉｎ，Ｋ２Ｓｉ ：ｚ ≈８ｒａｉｎ，如其他 条件不变，磷矿中钾、钠含量减半，则Ｎａ２ＳｉＦ６： ．ｍｉ一１２０ｈ，Ｋ２ＳｉＦ６： 一１２ｈ。由此可发现对于钾 钠含量低（Ｎａ ０＋Ｋ ０≤０．５０％）的磷矿， Ｎａ：ＳｉＦ 、Ｋ ＳｉＦ６不易在过滤系统结垢，而主要以 淤渣形式在磷酸贮存过程中析出，而高钾钠含量的 磷矿则易在过滤系统产生结垢，从而堵塞过滤设备 及管道。 ２．２溶液温度的影响
… Ⅲ ㈣ ㈣ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ 维普资讯 http://www.cqvip.com 扬林军等氟硅酸钾（钠）结晶生长的动力学研究 图２ａ、ｂ分别为溶液温度对Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６ 结晶生长影响的实验结果 可见，结晶生长速率随 溶液温度提高而降低。一般，温度的影响具有正反 两方面，一方面，Ｎａ ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６溶解度随溶液 温度提高而增大，使过饱和度ｓ减少，从而降低成 核速率；另一方面，由式（１）可看出，温度的影 响还直接反映在指数项的分母中，使成核速率又有 可能随溶液温度的增加而提高。 图２溶液温度对结晶生长的影响 Ｆｉｇ ２ ３＂ｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｕｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ０ｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍｆ￣ｌｉｕｍ１ ｆｌｕｏｓｉｌｉ￣ｔｅ ｃｒｙｓｔａｌｉｉ阻ｔ；帅 此外，根据晶体生长理论 ，描述生长过程 的一般方程可归纳为如下形式： ，、 一 ＝ （Ｃ—ｃ ） （ｎ＝１ ｏｒ ２） （３） ０ 由上式可见，温度对晶体生长的影响还反映在 ｋ、ｃ 中，温度提高． 、ｃ 均增加，使晶体生长 速率呈正反两方面的变化。但从图２及实际生产中 通过适当提高滤酸温度可减少结垢来看，因温度增 加使过饱和度减小对结晶生长的影响更为显著。 ２ ３晶体生长过程的控制机理 通常大多数晶体的生长主要由表面反应过程控 制，并按不同的生长机理（如二维成核，螺型位 错）生长。表面控制动力学可分为线性、抛物线 和指数速率规则，其中对于大多数电解质，符合线 性或抛物线规则，晶体生长的动力学方程可由式 （３）表示 。 搅拌能加速溶液中离子向晶体表面的扩散，从 而促进晶体生长，但由图３可见，搅拌对Ｎａ２ＳｉＦ 、 Ｋ ＳｉＦ 晶体生长的影响均不明显。这表明在本文实 验条件下，Ｎａ ｓｉＦ 、Ｋ ＳｉＦ６晶体生长过程基本不 受扩散控制，而可能受表面反应过程控制，可用式 （３）来描述其结晶生长的动力学方程。
ｌ ａ：、ｄ ：ｊ ＿…Ｊ Ｌ。 ｉ ＝０ １Ｉ ９９Ｉ…Ｊ
图３搅拌对结晶生长的影响 Ｆｉｇ ３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｉｒｒｉｎｇ倦 ０“Ｉ￣ｌａｓｓｉｕｍ（ｓｏｄｉｕｍ） ｆｌｕ￣ｉｌｌｃａｔｅ ｃ￣ｓｔａｌｌｉ￣．ａｔｉｏｎ
以结晶生长速率的负对数一ｌｏｇ（一ｄＣ／ｄｔ）为
， ｍ ＝ 眦、 ． ａ １ 宅三 ｎ 二三 ｍ ～
ｈ
维普资讯 http://www.cqvip.com 化学工程２００２年第３０卷第２期 纵坐标，浓度推动力的负对数一ｌｏｇ（ｃ—ｃ’）为 横坐标作图发现，两者存在良好的线性关系，斜率 均约为２。这表明Ｎａ ＳｉＦ 、Ｋ：ＳｉＦ 结晶生长的动 力学方程可用式（３）表示．且１７． ２。本文按化学 计量比配制饱和溶液．式（３）可简化为： １一…］ 一ｕｌ＿ ＝ｂ（ Ｍ ］一ｆＭ ］’） （４１ （ｉ￡ ’ 一 一 一 图４ａ、ｂ为实验２ 、４ 、５ （Ｎａ２ＳｉＦ ）及 １Ｏ 、１２ 、１３ （Ｋ ｓｉ ）条件下式（４）的积分曲 线，由此可求得 ，结果见表１、２ 以１０ｇｂ对 １／Ｔ作图可进一步求得Ｎａ ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６结晶过程的 活化能Ｅ 分别为４９．５１ｋ，１／ｔｏｏｌ、５２．０２ｋＪ／ｔｏｏｌ Ｍｕｌ— ｌｉｎ 研究发现由表面反应控制的晶体生长过程， 活化能通常大于４０ｋＪ／ｔｏｏｌ，而由扩散控制的活化能 一般小于２０ｋＪ／ｔｏｏｌ，由此可进一步说明在本文实验 条件下Ｎａ ＳｉＦ 、Ｋ ＳｉＦ 晶体在过饱和磷酸溶液中 的生长过程由晶体的表面反应控制。 ｆ １￣１ ２１１ （ｂ）Ｋ ＂５ｉ 固４晶体生长的积分曲线 Ｆｉｇ．４ Ｋｉｌｌ ｈ ｐＩｔ＋Ｉ＋｛ Ｅｑ（４） １ ｐｏｔ￣ｓｉｕｍ【￣ｌｉｕｍ ｉｌｕ，￣ｉｌｉｃａｔｅ ｃｒｙＭａ］］ｉｚａｔｉｏｎ ２．４挂片材质的影响 湿法磷酸生产中，常通过更换结垢严重部位的 设备及管线材质来减少结垢。为此，本文分别采用 钼二钛、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料材质的挂 片进行了实验（见表１、表２）。结果表明采用后 两种材质的挂片，结垢量显著减少，这与实际生产 中使用这些材质可以减轻结垢相一致。钼二钛为表 面能高的材质Ｃ２ｏ℃时，表面张力为０．０８６Ｎ／ｍ）， 与湿法磷酸接触后，易被磷酸所润湿（粘附），因 此易形成结垢的初始沉积层，而其一旦形成，将以 较快的速率增长，这样一方面使结垢量明显增加， 同时又能进一步促使Ｎａ。ｓ 、Ｋ ｓｊ 结晶析出； 而后两种则为低表面能物料（２０￣Ｃ时表面张力分 别为０．０３９Ｎ／ｍ、０．０１８Ｎ／ｍ），它们与磷酸接触后， 难以被润湿。
３结论 （１）溶液初始浓度对氟硅酸钾（钠）结晶生 长存在较大影响，过饱和度提高能明显加快结晶速 率，缩短诱导期。其中诱导期与浓度推动力的关系 遵循式（２），且Ｐ ２ （２）氟硅酸钾（钠）晶体在磷酸溶液中的结 晶生长由晶体的表面反应过程控制，并可用式 （３）（ｎ ２）描述其结晶生长的动力学方程。 （３）采用低表面的聚氯乙烯和聚四氟乙烯塑料 可以明显抑制结垢的形成。
符号说明： 上『。非均相成核速率．１／（ｍ ・ｓ） Ｃ Ｃ 分别为溶液浓度、平衡浓度，ｍｏｌ／Ｌ Ｅ 表观界面能，Ｊ／ｍ Ｋ常数 晶体生长速率常数，Ｉ／（ｔｏｏｌ－ｍｉｎ・ｉｉ１ ）