高品质氟硼酸钾制备研究

陈宏伟

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作 454006)



•开发与研究•

高品质氟硼酸钾制备研究

陈宏伟

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作 454006)

针对市场上氟硼酸钾主流成品为粉状，45 μm(325目)筛通过率>60%，流动性差，比表面积大，容易潮解结块，影响下游客户使用的现状，本研究试验通过在加料方式、氯化钾和硼砂原料液浓度、搅拌速度、加料时间、氢氟酸浓度、合成温度等方面进行大量实验，掌握了粒度45 μm(325目)筛通过率<10%，长时间放置不会结块的制备高品质氟硼酸钾的工艺参数，产品满足下游客户使用要求，具有较强的推广意义。

氟硼酸钾 ；45 μm(325目)筛通过率 ； 潮解结块 ； 流动性

0 前言

氟硼酸钾主要用于生产铝钛硼合金，或用作热焊、铜焊的助熔剂，或用于铝镁的浇铸生产，制三氟化硼和其它氟盐的原料及用于电化学过程和试剂。

鉴于氟硼酸钾通常使用在高温工况，杂质水分在高温时水解放出有毒气体氟化氢，存在较大的环保隐患，因此市场要求氟硼酸钾产品流动性好、水分低，不能出现潮解结块。

目前市场上的氟硼酸钾主流成品为粉状，45 μm(325目)筛通过率>60%，流动性差，比表面积大，容易潮解结块，不能满足用户对其越来越高的品质需求，因此开发流动性好、不结块的晶体氟硼酸钾[45μm (325目)筛通过率<10%]就成为行业迫在眉睫的问题。

1 实验原理

本工艺以有水氢氟酸、硼砂、氯化钾为原料合成制得氟硼酸钾料浆，经过滤、洗涤、干燥得产品氟硼酸钾，主要化学反应式如下：

4KBF4↓+2HCl+2NaCl+17H2O

2 实验原料及设备

2.1 试验原料

氯化钾，98.73% ；硼砂，98.78%；氢氟酸，26.3%、34.2%、46.7%。

2.2 主要实验设备

电子天平(梅特勒A1204)；水浴锅(上海科辰实验设备有限公司，HH-8S)；电动搅拌机(江苏东鹏仪器制造有限公司，JJ-1 300W)；电炉(兴化骏辉电热源头厂家，DZDW-1000 W)；布氏漏斗(唐山市开平中科化学瓷厂，250 mL)；水环式真空泵(巩义市英峪仪器厂，SHZ-D(Ⅲ)型)；加热恒温箱(上海圣科仪器设备有限公司，DZF-6021)；塑料烧杯；玻璃烧杯；温度计；小型振动筛(南京凯奥机械设备源头厂家，圆振筛)。

3 实验过程及结果分析

本研究实验主要在加料方式、氯化钾和硼砂原料浓度、搅拌速度、加料时间氢氟酸浓度、合成温度等方面进行大量实验，通过实验掌握了控制氟硼酸钾粒度在45 μm(325目)筛通过率<10%的方法。

3.1 加料方式的影响

KCl浓度200 g/L，硼砂浓度250 g/L，氢氟酸浓度为26.3%，采用不同的加料方式将KCl、硼砂、氢氟酸进行反应，加料量为理论量，合成温度为常温，控制搅拌速度120 r/min，控制加料时间1 h，反应完全结束后过滤洗涤，软膏在100 ℃烘干4 h，即得氟硼酸钾成品，小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里静态放置7日观察是否结块，实验结果如表1所示。

表1 不同加料方式对结果的影响

从表1可以看出，采用HF溶液和混合液(KCl+硼砂)同时加入合成槽得到的氟硼酸钾成品45 μm筛通过率<20%，流动性好，且产品长期存放不易结块；而采用KCl溶液 和混合液(HF+硼砂)、硼砂(液体)和混合液(KCl+HF)同时加入合成槽的加料方式得到的氟硼酸钾成品45 μm通过率均>50%，流动性好，产品经烘干后存放易结块。上述对比得出：采用HF溶液和混合液(KCl+硼砂)同时加入合成槽的加料方式可增大氟硼酸钾成品粒度。

3.2 氯化钾和硼砂原料液浓度的影响

采用KCl溶液浓度为200、250 g/L，硼砂浓度为250、300 g/L ，高纯酸浓度为26.3%，加料方式为HF溶液和混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，加料量为理论量，合成温度为常温，搅拌速度控制120 r/min，加料时间1 h，反应完全结束后过滤干燥即得氟硼酸钾成品，用成品小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里静态放置7日观察是否结块。实验结果见表2。

表2 氯化钾和硼砂原料液浓度对结果的影响

注：HF浓度为26.3%。

从表2可以看出，在氢氟酸浓度一定的情况下，KCl溶液浓度200 g/L、硼砂浓度250 g/L时得到的氟硼酸钾产品的成品颗粒增大，45 μm筛通过率<20%，且长期存放不易结块，其它三种浓度组合与氢氟酸反应时得到的氟硼酸钾产品45 μm筛通过率>60%。上述对比得出：KCl溶液浓度为200 g/L、硼砂浓度为250 g/L时得到的氟硼酸钾产品成品颗粒增大。

3.3 搅拌转速

采用浓度为200 g/L的KCl溶液，硼砂浓度250 g/L，高纯酸浓度为26.3%，加料方式为HF溶液和混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，加料量为理论量，合成温度为常温，加料时间1 h，搅拌转速80～200 r/min，反应完全结束后过滤干燥即得氟硼酸钾成品，用成品小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里静态放置7日观察是否结块，实验结果如表3所示。

表3 搅拌速度对结果的影响

从表3可以看出，搅拌速度在80、200 r/min时，得到的氟硼酸钾烘干后易结块；搅拌速度在120 r/min和160 r/min时，得到的氟硼酸钾产品颗粒粗，45 μm筛通过率<30%。上述对比得出：搅拌速度不宜<80 r/min或>160 r/min，搅拌速度过慢， HF溶液与KCl和硼砂的混合液在进入合成槽后未能及时充分接触，得到的氟硼酸钾的结晶粒度太细；搅拌速度过快，使得氟硼酸钾未能形成较大的晶粒，对于已形成的晶粒也因被打碎而使晶粒变小。经过上述对比，搅拌速度控制在120 r/min时，生产的氟硼酸钾成品颗粒增大，且长期存放不易结块。

3.4 加料时间

采用浓度为200 g/L的KCl溶液，硼砂浓度为250 g/L，高纯酸(浓度为26.3%)，加料方式为HF溶液和混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，搅拌速度120 r/min，加料时间30min至120min之间，加料量为理论量，合成温度为常温，反应完全结束后，过滤干燥即得氟硼酸钾成品，用成品小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里放置七日观察是否结块，实验结果见表4。

表4 加料时间对结果的影响

从表4可以看出， KCl溶液浓度为200 g/L、硼砂浓度为250 g/L，搅拌转速120 r/min，加料时间30 min，得到的氟硼酸钾45 μm筛通过率均在60%以上；加料时间60 min，得到的氟硼酸钾45 μm筛通过率均<20%，加料时间在90 min以上时，得到的氟硼酸钾45 μm筛通过率均<100%。经过上述对比，延长加料时间有助于晶体颗粒逐步长大，得到的氟硼酸钾成品颗粒较大且长期存放不易结块，结合本项目对产品粒度要求，建议选用加料时间90 min。

3.5 HF酸的浓度

采用不同浓度的氢氟酸，KCl溶液浓200 g/L，硼砂浓度250 g/L，加料方式为HF溶液+混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，搅拌速度控制120 r/min，加料时间90 min，加料量为理论量，合成温度为常温，反应完全结束后过滤干燥即得氟硼酸钾成品，用成品小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里放置七日观察是否结块，实验结果见表5。

从表5可以看出，用氢氟酸浓度26.3%为原料，得到的氟硼酸钾粒度45 μm筛通过率<10%；用氢氟酸浓度34. 2%为原料，得到的氟硼酸钾粒度45 μm筛通过率>30%；用氢氟酸浓度46.7%为原料，得到的氟硼酸钾粒度45 μm筛通过率>50%；经过上述对比，低浓度的氢氟酸制得的氟硼酸钾成品颗粒较大且长期存放不易结块，建议选用氢氟酸浓度≤30%。

表5 HF浓度对结果的影响

3.6 合成温度

采用氢氟酸浓度26.3%，KCl溶液浓200 g/L，硼砂浓度250 g/L，加料方式为HF溶液+混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，搅拌速度控制120 r/min，加料时间90 min，加料量为理论量，在不同温度下进行反应，反应完全结束后过滤干燥即得氟硼酸钾成品，用成品小型振动筛进行筛分，然后密闭在塑料袋里放置7 d观察是否结块，实验结果如表6所示。

从表6可看出，在氢氟酸浓度26.3%，KCl溶液浓200 g/L，硼砂浓度250 g/L，加料方式为HF溶液+混合液(KCl+硼砂)同时进入合成槽，搅拌速度控制120 r/min，加料时间90 min，加料量为理论量的条件下，合成温度无论是常温、50～60 ℃和70 ℃以上，所得到的氟硼酸钾产品45 μm筛通过率都在10%以下，结合本项目，建议合成温度为常温。

表6 合成温度对结果的影响

4 结论

综上所述本研究确定工艺参数为： 200 g/L氯化钾溶液和250 g/L硼砂溶液混合后，与26.3%氢氟酸同时均匀地加入合成槽中，加料量为理论量，合成搅拌速度120 r/min，加料时间90 min，合成温度为常温，所得到的料浆经过滤洗涤干燥得到的氟硼酸钾产品粒度45 μm筛通过率>10%，流动性好且长期存放不会结块，满足下游客户需求，具有较大的推广意义。

Study on the Preparation of High Quality Potassium Fluoborate System

CHEN Hongwei

(Do-fluoride Chemicals Co.Ltd , Jiaozuo 454006 , China)

Due to market mainstream potassium fluoborate product powdery 45 μm(325 mesh pass rate≥ 60%),poor mobility,with high specific surface area,easy deliquescence caking,influence downstream customers to use status and the test by false chat,potassium chloride and borax concentration of raw materials,stirring speed,feed time,concentration of hydrofluoric acid,synthesis temperature etc.aspects of a large number of experiments,the master of the granularity in 45 μm(325 mesh) <10%,the long time placed not caking of process parameters for synthesis of high quality potassium fluoborate products to meet the downstream customer requirements and has strong significance for popularization.

potassium fluoborate ； 45 μm(325 mesh) pass rate ； deliquescence caking ； mobility

2016-07-05

陈宏伟(1970-)，男，工程师，从事氟化工研究工作，电话：13939176975。

TQ131.13

A

1003-3467(2016)11-0019-04