背景及概述[1][2]
氟硅酸化學(xué)式H2SiF6，式量144.12，無水氟硅酸為無色氣體，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，常溫下易分解為四氟化硅和氟化氫。水溶液顯強(qiáng)酸性，一般能制得60%的水溶液，酸的強(qiáng)度跟硫酸相當(dāng)。濃溶液冷卻，有無色含水氟硅酸析出。具有消毒性能，可作啤酒釀造中的消毒劑。由四氟化硅跟氟化氫直接反應(yīng)制得，也可將二氧化硅溶解于氫氟酸中制得。
制備[2]
氟硅酸主要來自磷肥行業(yè)和無水氟化氫行業(yè)的副產(chǎn)品，磷肥副產(chǎn)氟硅酸主要來自制備磷肥的原料鈣氟磷灰石氟磷灰石，Ca5F（PO4）3］簡稱磷灰石。純磷灰 石中P2O5、CaO、F質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 42.26%、55.56%、3.77%，但天然磷灰石比純磷灰石品位低，其P2O5 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為40.7%、F質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.8%至3.4%。磷灰石中的氟在磷礦酸解過程中有42%~46%以氣態(tài)（HF、SiF4）形式放出，在普鈣生產(chǎn)過程中有18%~35%轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氟化物排出，這些氣態(tài)氟化物被水吸收后變成氟硅酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%~40%。
2015年1~11 月中國磷肥產(chǎn)量為1 828.5萬t（以100% P2O5 計(jì)）， 按生產(chǎn)1t 磷肥可產(chǎn)生0.05 t 氟硅酸（以100% H2SiF6計(jì)）計(jì)，可副產(chǎn)氟硅酸 91.43萬t。無水氟化氫副產(chǎn)氟硅酸，主要是螢石粉（氟化鈣）與硫酸反應(yīng)生成氟化氫和硫酸鈣，螢石粉中的雜質(zhì) SiO2參與反應(yīng)生成了 SiF4，被水吸收后變?yōu)榉杷幔ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%~40%）。
應(yīng)用 [2]
1 氟硅酸制備基礎(chǔ)氟化工原料氫氟酸
氟硅酸制備氫氟酸工藝按所用原料不同可分為三類：氟硅酸（或氟硅酸鈉）-硫酸法；氟硅酸-氟化鉀媒介法；四氟化硅-水蒸氣氣相法。
1）氟硅酸（或氟硅酸鈉）-硫酸法。 以氟硅酸鈉-硫酸法為例。 將硫酸和氟硅酸鈉常溫均勻混合形成糊狀混合物，置于反應(yīng)溫度環(huán)境中，控制攪拌轉(zhuǎn)速，反應(yīng)產(chǎn)生四氟化硅和氟化氫氣體，將氣體收集后再分離，制得氫氟酸（工藝流程見圖 1）。 反應(yīng)方程式：
2）氟硅酸-氟化鉀媒介法。 氟硅酸與氨水反應(yīng)制得氟硅酸銨溶液，再與一定量氨水反應(yīng)制備二氧化硅晶種，將含有一定量二氧化硅晶種的氟硅酸銨溶液與氨水反應(yīng)生成氟化銨和白炭黑。白炭黑洗滌、干燥后包裝；氟化銨與氟化鉀在一定溫度下反應(yīng)制得氟化氫鉀，再將氟化氫鉀固體與氟化鉀固體按一定比例摻雜后煅燒，分解制得氟化氫氣體（工藝流程見圖2）。 反應(yīng)方程式：
2 以氟硅酸為原料制備四氟化硅
以氟硅酸為原料制備多晶硅中間產(chǎn)品四氟化硅的工藝技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)方法的不同可分為三種：熱解法、液相法及煅燒法。 熱解法以氟硅酸鹽為代表，如氟硅酸鈉熱解法。 液相法以氟硅酸溶液制備氟硅酸鹽再熱解為代表。 煅燒法以氟硅酸鈉-硫酸法為代表。
1）氟硅酸鈉熱解法。磷肥副產(chǎn)品Na2SiF6 在300~800 ℃條件下發(fā)生分解生成 SiF4 與 NaF（工藝流程見圖 5）。 反應(yīng)方程式：
2）氟硅酸溶液制備中間產(chǎn)物氟硅酸鹽再熱解制備四氟化硅。
利用不同的鈣源與 HCl 反應(yīng)制得稀CaCl2 溶液，將稀 CaCl2 溶液濃縮與氟硅酸溶液反應(yīng)制得 CaSiF6，CaSiF6 在 300~400 ℃條 件 下 熱 解 即 可得到 SiF4。 由于采用的鈣源不同和氟硅酸的成分不同， 整個(gè)工藝過程發(fā)生的主要反應(yīng)和副反應(yīng)方程式如下。
4 以氟硅酸為原料開發(fā)鋁用氟化鹽
利用氟硅酸制氟化鋁根據(jù)生產(chǎn)方法的不同可分為干法和濕法兩種。 干法是氟硅酸溶液經(jīng)氨解制得氟化銨或氟化氫銨固體，再與氫氧化鋁進(jìn)行流化反應(yīng)制得氟化鋁；濕法主要是利用氟硅酸與礦石 （黏土）或氫氧化鋁反應(yīng)生成氟化鋁溶液，再經(jīng)結(jié)晶、干燥、煅燒制得氟化鋁。后者屬于國家限制淘汰的工藝和產(chǎn)品。
1）氟硅酸干法制氟化鋁。
氟硅酸溶液經(jīng)氨解制得氟化銨或氟化氫銨溶液，溶液經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾制得氟化銨或氟化氫銨固體，氟化銨或氟化氫銨固體與氫氧化鋁在流化床內(nèi)進(jìn)行流化反應(yīng)制得氟化鋁。整個(gè)工藝過程氨氣循環(huán)利用。 化學(xué)方程式：
2）氟硅酸濕法制氟化鋁。
將氫氧化鋁或礦石（黏土）在一定溫度下加入氟硅酸溶液中反應(yīng)生成氟化鋁溶液和二氧化硅，經(jīng)過濾、洗滌得白炭黑軟膏或渣；濾液在一定溫度下結(jié)晶，經(jīng)過濾、洗滌得氟化鋁軟膏，后經(jīng)干燥、煅燒制得氟化鋁。反應(yīng)方程式：
主要參考資料
[1] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典
[2]劉海霞.氟硅酸綜合利用工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J].無機(jī)鹽工業(yè),2017,49(03):9-13.