氟硅酸盐(氟硅酸与金属阳离子形成的盐类化合物)

来源：互联网

氟硅酸盐，又称六氟合硅酸盐，主要是由氟硅酸根离子（SiF62-）与其他金属离子（包括铵根）组成的化合物，其中最主要的有钠、钾、镁、铜、锌、钡、钙等。氟硅酸盐的化学式为MSiF₆，M为金属，比如Na2SiF6。氟硅酸盐大多是白色、无臭、无味的结晶或粉末，密度比水大。氟硅酸盐按溶解性分类可分为易溶性盐、难溶性盐与不溶性盐。氟硅酸盐与水反应生成氢氟酸和硅酸，氟化物反应性较强，会与含钙离子、镁离子或硅离子的化合物发生剧烈反应。氟硅酸盐的制备方法有中和反应法、气态吸收法和工业副产法三种。

氟硅酸盐主要用于玻璃、搪瓷、陶器工业，农业杀虫脒、木材防腐、混凝土表面防护等。氟硅酸盐可将生石灰组分转化为硬化且稳定的氟化合物，提升氟化表面的硬度、密度与强度，对机械磨损、烟气、盐、酸、油的化学作用及大气影响有出色防护能力。氟硅酸钠与纯碱混合浸制木材可作防腐剂，也可制备耐酸混凝土、耐酸油灰以实现建筑材料防腐，还能用于制备搪瓷与乳白色玻璃的遮光剂，同时是制取部分氟化物盐类的原料。

氟硅酸盐进入人体后，会吸收体内钙质生成难溶性氟化钙，沉积于骨骼、牙齿及部分脏器。其属细胞原浆毒，对神经细胞敏感，能抑制骨磷酸酶、胆碱酯酶等酶活性，致血钙降低、血磷增加，影响中枢神经系统与心脏功能，引发中毒症状。氟硅酸盐相关流出物（消防水或稀释水）可能具腐蚀性、毒性，会污染环境；其本身不可燃烧，但加热可能分解产生腐蚀性、毒性烟雾，容器加热后或爆炸，径流还可能污染水道。

理化性质

物理性质

氟硅酸盐的的化学式为MSiF₆，M为金属，比如Na2SiF6。氟硅酸盐大多是一些白色、无臭、无味的结晶或粉末，密度比水大，与潮湿空气形成浓厚云层。

一般用氟硅酸的中和或者复分解反应来制取氟硅酸盐，大部分的金属都有氟硅酸盐。氟硅酸盐按溶解性分类可分为易溶性盐、难溶性与不溶性盐。易溶性盐包括氟硅酸铜、氟硅酸锌、氟硅酸镁、六氟硅酸铵等；难溶性氟硅酸盐包括氟硅酸钠、氟硅酸钾等；不溶性氟硅酸盐有氟硅酸钡、氟硅酸钙。最易溶解的是FeSiF₆，最难溶解的是Na₂SiF₆。而对于碱金属而言，Li到Na的氟硅酸盐的溶解度逐渐降低。

各种氟硅酸盐在氟硅酸中的溶解度也各不相同，25℃时，H₂SiF₆的浓度在0wt%~20wt%时，Na₂SiF₆的溶解度维持在0.87wt%；H₂SiF₆的浓度在1.18wt%~16.1wt%时，随着H₂SiF₆的浓度的增大，Al₂（SiF₆）₂・3H₂O的溶解度在25.9~23.1g/L的范围内逐渐降低。25℃时，SrSiF₆的溶解度为14.9wt%；MgSiF₆的溶解度是23.5wt%。

化学性质

氟硅酸盐与水反应生成氢氟酸和硅酸，因此是可溶性氟化物的来源。与其他卤离子不同，氟离子反应性较强，既是一种弱碱，也能参与一些特殊反应。具体而言，氟化物会与含钙离子、镁离子或硅离子的化合物发生剧烈反应。

1、氟硅酸盐与浓硫酸共热，反应会生成SiF₄和HF，例如Na₂SiF₆与浓硫酸反应方程：

2、氟硅酸盐可与盐反应，例如Na₂SiF₆与氯化钡反应方程：

3、氟硅酸盐可与氨溶液反应，例如Na₂SiF₆与氨溶液的反应方程：

4、碱溶液能与碱金属的氟硅酸盐在热环境下反应，氟硅酸盐回迅速分解，反应会生成金属的氟化物和SiO₂。反应方程：

制备方法

中和反应法

氟硅酸与氢氧化物在水溶液中直接反应，如氟硅酸与氢氧化钠反应生成氟硅酸钠。

过磷酸钙或湿法磷酸生产中，磷矿中的部分氟被分解逸出。这种废气中的氟以四氟化硅形态存在。经双锡扬筒车吸收室或文丘里吸收装置用水吸收而成氟硅酸，吸收率为95%以上。当其溶液浓度达8~10%时，即可引出，静置澄清除去杂质。澄清的氟硅酸溶液中加入氯化钠沉淀氟硅酸钠。氯化钠加入量应过量25%，溶液中NaCl过量可使Na2SiF6溶解度显著降低。这就是盐析作用。

1、反应式：

生成的氟硅酸钠经分离、洗涤，在气流干燥的回转干燥炉中在不高于400∘C的温度下进行干燥，然后再经粉碎即得成品。此时水分可由15%降至0.2%

2、工艺流程：含氟废气→吸收→吸收液→澄清→反应（加氯化钠）→分离洗涤→干燥→粉碎→包装→氟硅酸钠

气态吸收法

工业上用磷灰石（氟磷灰石）生产磷肥时会产生少量的四氟化硅，四氟化硅是一种气体，比较稳定，易溶于水并水解生成氟硅酸和正硅酸。氟硅酸再与金属化合物反应生成氟硅酸盐。

工业副产法

在磷肥生产过程中，磷矿中的氟转化生成了氟硅酸。为了合理应用氟硅酸，可以将其制备成氟硅酸盐或氟化盐。利用磷肥企业副产氟硅酸生产氟硅酸钠产品，是氟硅酸盐中的最大宗产品，其他氟硅酸盐产品生产规模较小，如氟硅酸钾、氟硅酸镁、六氟硅酸铵等。利用氟硅酸生产氟硅酸钠的工艺技术，根据钠盐原料不同可分为氯化钠法和硫酸钠法。氟硅酸钠的生产过程反应按下式进行：

工艺流程是：澄清的氟硅酸溶液与NaCl饱和溶液（或硫酸钠饱和溶液）经计量后进行反应。离心机过滤洗涤后，在振动流化床内进行干燥，经旋风分离而得到产品。氟硅酸钾的生产工艺与氟硅酸钠类似，氟硅酸镁、六氟硅酸铵则不同，一般是采用氧化镁、液氨与氟硅酸进行中和反应来制备。

应用领域

氟硅酸盐可用于金属电镀、木材防腐、消毒、染色、添加剂以及金属表面处理剂等。在现代工业中使用最广泛的是氟硅酸钠，被应用与耐酸性混凝土的的反应物。中国学者王立久等人研究出了以氟硅酸盐为主要成分的缓凝剂。可溶性的氟硅酸盐均有剧毒，因此一般使用于灭菌剂或者杀虫剂。

氟硅酸镁也可以增加水泥的抗弯曲程度，还适合做纤维板的硬化表面涂层等方面。氟硅酸钾多用于木材防腐、陶瓷制造以及铝、镁的冶炼、农业杀虫剂，也可以用于光学玻璃制造、合成云母及瓷釉制造等。氟硅酸铜为蓝色单斜晶系荧光结品，可分为四水合物与六水合物，常用于大理石硬化、着色印染、杀菌、混凝土硬化剂、以及聚酯纤维催化剂等。氟硅酸锌可用作混凝土快速硬化剂。木材防腐剂。

防护

哈文希利特（Dr.Hauenshild）教授首先采用了氟硅酸盐进行混凝土的防护（德国专利27083号，1883年6月5日），从那个时候起，混凝土的防护系统就已建立起来了。已经经历了大约九十年的这种混凝土防护体系，仍然完全适合现代的要求。

氟硅酸盐可将机器轴、轴承及运动部件滑动表面上具有“柔性侵蚀”特性的生石灰组分，转化为硬化且稳定的氟化合物。这些新生成的化合物能提升氟化表面的硬度、密度与强度，形成厚度达毫米级的坚硬硅化表层。氟硅酸盐处理是采用无色的氟硅酸盐涂料进行的。采用这一方法可以使混凝土对机械磨损、烟气、盐、酸、油所产生的化学作用及大气的影响表现出出色的防护能力，还可以提高混凝土的抗冻性。

类似的氟硅酸盐的应用范围是很广泛的。它们可以被用来保护旧的或新的水泥抹面、混凝土表面、整体无缝地面、重混凝土无缝地面、混凝土贮槽及混凝土烟囱等等。

杀虫

氟硅酸钠可作为杀虫剂，杀菌剂，杀鼠剂使用。在农业上防治蝗虫、棉蚜虫、甜菜象甲、亚麻的地老虎，以及地下害虫，如地老虎、蝼蛄等，对于小麦锈病、羊毛的蠹（音杜）虫，也有一定防治效果。此药用量较大，约为砷化物的3—5倍。

防腐

氟硅酸钠与纯碱混合浸制木材，可作防腐剂使用等；氟硅酸钠可制备耐酸混凝土与耐酸油灰，达到建筑材料防腐的目的。

遮光剂

氟硅酸钠可用于制备搪瓷与乳白色玻璃的遮光剂。

化工原料

氟硅酸钠制取一些氟化物的盐类的原料。

安全事宜

毒理

氟硅酸盐进入人体后，能吸收体内钙质，生成难溶性氟化钙而沉积于骨骼、牙齿及部分脏器中。氟化合物是一种细胞原浆毒，神经细胞对它特别敏感，能抑制许多酶（如骨磷酸酶、胆碱酯酶等）的活性，致使血钙降低，血磷增加，影响中枢神经系统和心脏的正常活动，而引起一系列的中毒症状。误服氟化合物时，对消化道粘膜有刺激和腐蚀作用。氟化合物吸收后，对中枢神经系统及心肌有毒性作用。氟化物中毒的病理变化，可见脑软化，胶质细胞增生，血管周围淋巴细胞浸润；心肌有显著浊肿，间质水肿及出血；肝、肾有脂肪变性。氟化合物主要排泄途径是肾脏。

健康危害

最初感到全身发痒、口涎增多、恶心、呕吐，先吐粘液，后吐血样物质，同时发生剧烈腹痛、腹泻，泄下血样大便，并有头痛、头晕、乏力，严重者可出现抽搐、昏迷、呼吸困难、紫绀等，甚至可以引起呼吸、循环衰。有时尚可引起中毒性肝病和肾病。氟化物经口致死量为5~10克，氟硅酸钠为5~15克。中毒致死病例尸检曾见中毒性脑炎及胃肠道弥漫性出血病灶。