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氟硅酸鹽
來源:互聯網

硅酸鹽,又稱六氟合硅酸鹽,主要是由氟硅酸根離子(SiF62-)與其他金屬離子(包括銨根)組成的化合物,其中最主要的有鈉、鉀、鎂、銅、鋅、鋇、鈣等。氟硅酸鹽的化學式為MSiF?,M為金屬,比如Na2SiF6。氟硅酸鹽大多是白色、無臭、無味的結晶或粉末,密度比水大。氟硅酸鹽按溶解性分類可分為易溶性鹽、難溶性鹽與不溶性鹽。氟硅酸鹽與水反應生成氫氟酸和硅酸,氟化物反應性較強,會與含鈣離子、鎂離子或硅離子的化合物發生劇烈反應。氟硅酸鹽的制備方法有中和反應法、氣態吸收法和工業副產法三種。

氟硅酸鹽主要用于玻璃、搪瓷、陶器工業,農業殺蟲脒、木材防腐、混凝土表面防護等。氟硅酸鹽可將生石灰組分轉化為硬化且穩定的氟化合物,提升氟化表面的硬度、密度與強度,對機械磨損、煙氣、鹽、酸、油的化學作用及大氣影響有出色防護能力。氟硅酸鈉與純堿混合浸制木材可作防腐劑,也可制備耐酸混凝土、耐酸油灰以實現建筑材料防腐,還能用于制備搪瓷與乳白色玻璃的遮光劑,同時是制取部分氟化物鹽類的原料。

氟硅酸鹽進入人體后,會吸收體內鈣質生成難溶性氟化鈣,沉積于骨骼、牙齒及部分臟器。其屬細胞原漿毒,對神經細胞敏感,能抑制骨磷酸酶、膽堿酯酶等酶活性,致血鈣降低、血磷增加,影響中樞神經系統與心臟功能,引發中毒癥狀。氟硅酸鹽相關流出物(消防水或稀釋水)可能具腐蝕性、毒性,會污染環境;其本身不可燃燒,但加熱可能分解產生腐蝕性、毒性煙霧,容器加熱后或爆炸,徑流還可能污染水道。

理化性質

物理性質

氟硅酸鹽的的化學式為MSiF?,M為金屬,比如Na2SiF6。氟硅酸鹽大多是一些白色、無臭、無味的結晶或粉末,密度比水大,與潮濕空氣形成濃厚云層。

一般用氟硅酸的中和或者復分解反應來制取氟硅酸鹽,大部分的金屬都有氟硅酸鹽。氟硅酸鹽按溶解性分類可分為易溶性鹽、難溶性與不溶性鹽。易溶性鹽包括氟硅酸銅氟硅酸鋅氟硅酸鎂六氟硅酸銨等;難溶性氟硅酸鹽包括氟硅酸鈉氟硅酸鉀等;不溶性氟硅酸鹽有氟硅酸鋇、氟硅酸鈣。最易溶解的是FeSiF?,最難溶解的是Na?SiF?。而對于堿金屬而言,Li到Na的氟硅酸鹽的溶解度逐漸降低。

各種氟硅酸鹽在氟硅酸中的溶解度也各不相同,25℃時,H?SiF?的濃度在0wt%~20wt%時,Na?SiF?的溶解度維持在0.87wt%;H?SiF?的濃度在1.18wt%~16.1wt%時,隨著H?SiF?的濃度的增大,Al?(SiF?)??3H?O的溶解度在25.9~23.1g/L的范圍內逐漸降低。25℃時,SrSiF?的溶解度為14.9wt%;MgSiF?的溶解度是23.5wt%。

化學性質

硅酸鹽與水反應生成氫氟酸和硅酸,因此是可溶性氟化物的來源。與其他鹵離子不同,氟離子反應性較強,既是一種弱堿,也能參與一些特殊反應。具體而言,氟化物會與含鈣離子、鎂離子或硅離子的化合物發生劇烈反應。

1、氟硅酸鹽與濃硫酸共熱,反應會生成SiF?和HF,例如Na?SiF?與濃硫酸反應方程

2、氟硅酸鹽可與鹽反應,例如Na?SiF?與氯化鋇反應方程:

3、氟硅酸鹽可與氨溶液反應,例如Na?SiF?與氨溶液的反應方程:

4、堿溶液能與堿金屬的氟硅酸鹽在熱環境下反應,氟硅酸鹽回迅速分解,反應會生成金屬的氟化物和SiO?。反應方程

制備方法

中和反應法

氟硅酸氧化物水溶液中直接反應,如氟硅酸與氫氧化鈉反應生成氟硅酸鈉

過磷酸鈣或濕法磷酸生產中,磷礦中的部分氟被分解逸出。這種廢氣中的氟以四氟化硅形態存在。經雙錫揚筒車吸收室或文丘里吸收裝置用水吸收而成氟硅酸,吸收率為95%以上。當其溶液濃度達8~10%時,即可引出,靜置澄清除去雜質。澄清的氟硅酸溶液中加入氯化鈉沉淀氟硅酸鈉。氯化鈉加入量應過量25%,溶液中NaCl過量可使Na2?SiF6?溶解度顯著降低。這就是鹽析作用。

1、反應式:

生成的氟硅酸鈉經分離、洗滌,在氣流干燥的回轉干燥爐中在不高于400°C的溫度下進行干燥,然后再經粉碎即得成品。此時水分可由15%降至0.2%

2、工藝流程:含氟廢氣→吸收→吸收液→澄清→反應(加氯化鈉)→分離洗滌→干燥→粉碎→包裝→氟硅酸鈉

氣態吸收法

工業上用磷灰石氟磷灰石)生產磷肥時會產生少量的四氟化硅,四氟化硅是一種氣體,比較穩定,易溶于水并水解生成氟硅酸和正硅酸。氟硅酸再與金屬化合物反應生成氟硅酸鹽。

工業副產法

在磷肥生產過程中,磷礦中的氟轉化生成了氟硅酸。為了合理應用氟硅酸,可以將其制備成氟硅酸鹽或氟化鹽。利用磷肥企業副產氟硅酸生產氟硅酸鈉產品,是氟硅酸鹽中的最大宗產品,其他氟硅酸鹽產品生產規模較小,如氟硅酸鉀氟硅酸鎂六氟硅酸銨等。利用氟硅酸生產氟硅酸鈉的工藝技術,根據鈉鹽原料不同可分為氯化鈉法和硫酸鈉法。氟硅酸鈉的生產過程反應按下式進行:

工藝流程是:澄清的氟硅酸溶液與NaCl飽和溶液(或硫酸鈉飽和溶液)經計量后進行反應。離心機過濾洗滌后,在振動流化床內進行干燥,經旋風分離而得到產品。氟硅酸鉀的生產工藝與氟硅酸鈉類似,氟硅酸鎂六氟硅酸銨則不同,一般是采用氧化鎂液氨與氟硅酸進行中和反應來制備。

應用領域

氟硅酸鹽可用于金屬電鍍、木材防腐、消毒、染色、添加劑以及金屬表面處理劑等。在現代工業中使用最廣泛的是氟硅酸鈉,被應用與耐酸性混凝土的的反應物。中國學者王立久等人研究出了以氟硅酸鹽為主要成分的緩凝劑。可溶性的氟硅酸鹽均有劇毒,因此一般使用于滅菌劑或者殺蟲劑。

氟硅酸鎂也可以增加水泥的抗彎曲程度,還適合做纖維板的硬化表面涂層等方面。氟硅酸鉀多用于木材防腐、陶瓷制造以及鋁、鎂的冶煉農業殺蟲劑,也可以用于光學玻璃制造、合成云母及瓷釉制造等。氟硅酸銅為藍色單斜晶系熒光結品,可分為四水合物與六水合物,常用于大理石硬化、著色印染、殺菌、混凝土硬化劑、以及聚酯纖維催化劑等。氟硅酸鋅可用作混凝土快速硬化劑。木材防腐劑。

防護

哈文希利特(Dr.Hauenshild)教授首先采用了氟硅酸鹽進行混凝土的防護(德國專利27083號,1883年6月5日),從那個時候起,混凝土的防護系統就已建立起來了。已經經歷了大約九十年的這種混凝土防護體系,仍然完全適合現代的要求。

氟硅酸鹽可將機器軸、軸承及運動部件滑動表面上具有“柔性侵蝕”特性的生石灰組分,轉化為硬化且穩定的氟化合物。這些新生成的化合物能提升氟化表面的硬度、密度與強度,形成厚度達毫米級的堅硬硅化表層。氟硅酸鹽處理是采用無色的氟硅酸鹽涂料進行的。采用這一方法可以使混凝土對機械磨損、煙氣、鹽、酸、油所產生的化學作用及大氣的影響表現出出色的防護能力,還可以提高混凝土的抗凍性。

類似的氟硅酸鹽的應用范圍是很廣泛的。它們可以被用來保護舊的或新的水泥抹面、混凝土表面、整體無縫地面、重混凝土無縫地面、混凝土貯槽及混凝土煙囪等等。

殺蟲

氟硅酸鈉可作為殺蟲劑,殺菌劑,殺鼠劑使用。在農業上防治蝗蟲、棉蚜蟲甜菜象甲亞麻地老虎,以及地下害蟲,如地老虎、螻蛄等,對于小麥銹病、羊毛的蠹(音杜)蟲,也有一定防治效果。此藥用量較大,約為砷化物的3—5倍。

防腐

氟硅酸鈉與純堿混合浸制木材,可作防腐劑使用等;氟硅酸鈉可制備耐酸混凝土與耐酸油灰,達到建筑材料防腐的目的。

遮光劑

氟硅酸鈉可用于制備搪瓷與乳白色玻璃的遮光劑。

化工原料

氟硅酸鈉制取一些氟化物的鹽類的原料。

安全事宜

毒理

氟硅酸鹽進入人體后,能吸收體內鈣質,生成難溶性氟化鈣而沉積于骨骼、牙齒及部分臟器中。氟化合物是一種細胞原漿毒,神經細胞對它特別敏感,能抑制許多酶(如骨磷酸酶、膽堿酯酶等)的活性,致使血鈣降低,血磷增加,影響中樞神經系統和心臟的正常活動,而引起一系列的中毒癥狀。誤服氟化合物時,對消化道粘膜有刺激和腐蝕作用。氟化合物吸收后,對中樞神經系統及心肌有毒性作用。氟化物中毒的病理變化,可見腦軟化,膠質細胞增生,血管周圍淋巴細胞浸潤;心肌有顯著濁腫,間質水腫及出血;肝、腎有脂肪變性。氟化合物主要排泄途徑是腎臟。

健康危害

最初感到全身發癢、口涎增多、惡心、嘔吐,先吐粘液,后吐血樣物質,同時發生劇烈腹痛、腹瀉,泄下血樣大便,并有頭痛、頭暈、乏力,嚴重者可出現抽搐、昏迷、呼吸困難、紫紺等,甚至可以引起呼吸、循環衰。有時尚可引起中毒性肝病和腎病。氟化物經口致死量為5~10克,氟硅酸鈉為5~15克。中毒致死病例尸檢曾見中毒性腦炎及胃腸道彌漫性出血病灶。

環境危害

消防水或稀釋水的流出物可能具有腐蝕性和/或毒性,并造成環境污染。

火災隱患

氟硅酸鹽本身不會燃燒,但加熱后可能分解,產生腐蝕性和/或有毒煙霧。容器加熱后可能爆炸。徑流可能污染水道。

防治方法

預防措施

1、防止灰塵擴散;

2、避免吸入細小粉塵和霧氣,采取局部排氣或呼吸防護措施;

3、戴防護手套。著防護服;

4、如果是粉末,則需要佩戴安全護目鏡或眼睛保護裝置以及呼吸保護裝置;

5、工作期間請勿飲食或吸煙。進食前請洗手。

急救措施

誤服氟硅酸鹽引起中毒者,立即用0.5%化鈣溶液(可與氟形成不溶性的氟化鈣)洗胃,以降低氟化物的毒害作用,并給予硫酸鈉導瀉。也可先服牛乳、蛋清等。

滅火措施?

如果周圍發生火災:可使用所有滅火劑。

干粉、二氧化碳或水噴霧。

水噴霧、煙霧或普通泡沫。如果可以安全操作,將??未損壞的容器移離火災周圍區域。筑堤保護火災控制區溢流以便日后處理。避免將直線或固體水流直接對準產品。

從最大距離滅火或使用無人主控水流裝置或水炮噴嘴。不要將水注入容器內。用大量水冷卻容器,直至火被撲滅后很久。如果聽到安全排氣裝置發出聲音或油罐變色,立即撤離。始終遠離與火焰直接接觸的油罐。對于大火,使用無人主控水流裝置或水炮噴嘴;如果無法做到這一點,撤離該區域并讓火繼續燃燒。

清理方法

切勿沖入下水道。將泄漏物掃入可密封容器;如有必要,請先將其潤濕,以防揚塵。小心收集剩余物,然后移至安全場所(額外個人防護:佩戴P3級有毒顆粒過濾式呼吸器)。

儲存

與酸、食品和飼料分開存放。

運輸

不得與食品和飼料一起運輸。

安全標志

參考資料 >

六氟硅酸鹽.epa.2025-10-24

氟硅酸鹽.noaa.2025-10-24

SODIUM SILICOFLUORIDE, SODIUM FLUOSILICATE.ncbi.2025-10-27

《磷肥與復肥》|氟硅酸制備氟化氫工藝綜述及利用微通道反應器制備無水氟化氫技術簡介|【中國磷復肥工業協會會刊】.磷復肥與磷化工科技.2025-10-24

International Chemical Safety Cards.itcilo.2025-10-24

常用危險化學品分類及標籤.dsal.2025-10-24

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