[發(fā)明專(zhuān)利]一種以硝酸處理硼砂礦制備硼酸和硝酸鈉的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310592661.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103708486A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖建楠;郭捷;陳居玲;夏嬌彬;胡彩華;王衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南陽(yáng)東方應(yīng)用化工研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C01B35/10
• 分類(lèi)號(hào): C01B35/10;C01D9/04
• 代理公司: 鄭州紅元帥專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 秦舜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化工領(lǐng)域，具體涉及一種以硝酸處理硼砂礦制備硼酸和硝酸鈉的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)生產(chǎn)工業(yè)硼酸的方法有一步法和兩步法。一步法是以硫酸或鹽酸處理含硼化合物直接生產(chǎn)硼酸的方法，其中主流工藝為硫酸法。硫酸法又包含有硫酸硼鎂礦法、硫酸鈉硼鈣石法、硫酸硼砂礦法等。其它如鹽酸法、碳銨法、多硼酸鈉法，雖有報(bào)道但沒(méi)走向產(chǎn)業(yè)化。兩步法是以硫酸或硝酸與工業(yè)硼砂（十水硼砂或五水硼砂）反應(yīng)制備工業(yè)硼酸的方法。硫酸法與工業(yè)硼砂反應(yīng)，主產(chǎn)品為工業(yè)硼酸，副產(chǎn)品為無(wú)水硫酸鈉；硝酸法與工業(yè)硼砂反應(yīng)，主產(chǎn)品為工業(yè)硼酸，副產(chǎn)品為硝酸鈉。由于硝酸鈉的附加值和無(wú)水硫酸鈉相比相對(duì)較高，因此目前我國(guó)兩步法硼酸生產(chǎn)工藝以硝酸硼砂法為主。

但是，無(wú)論是硫酸硼砂法，還是硝酸硼砂法，和一步法硼酸工藝相比，一是存在著原料成本過(guò)高的問(wèn)題，二是在副產(chǎn)品硫酸鈉、硝酸鈉的制備過(guò)程都需要對(duì)提取硼酸后的硼酸母液進(jìn)行蒸發(fā)，而母液蒸發(fā)過(guò)程又需要增加大量的能源消耗。上述情況造成了生產(chǎn)成本的上升。

由鄭學(xué)家主編的《硼化合物生產(chǎn)與應(yīng)用》第五章第5節(jié)對(duì)硫酸硼砂法、硝酸硼砂法工藝進(jìn)行了描述，其工藝過(guò)程包括硼砂溶料、溶液過(guò)濾、加酸中和、冷卻結(jié)晶、硼酸分離、硼酸干燥與包裝、母液蒸發(fā)（硫酸硼砂法為母液蒸發(fā)結(jié)晶）、冷卻結(jié)晶、離心分離、硝酸鈉干燥包裝等工序。

專(zhuān)利CN87100553A提出了硼酸鈉鹽硝酸法制取硼酸聯(lián)產(chǎn)硝酸鈉的工藝方法。該方法所用的原料包括硼砂、四硼酸鈉（無(wú)水硼砂）、五硼酸鈉（五水硼砂）等，產(chǎn)品為硼酸和硝酸鈉。制備硝酸鈉時(shí)需將分離硼酸后的溶液濃縮至35-50Be’。而并且需對(duì)硝酸鈉作醇類(lèi)洗滌。

專(zhuān)利CN1030065A提出了硼礦制取硼酸聯(lián)產(chǎn)硝酸鈉的方法。其工藝過(guò)程需將硼礦進(jìn)行焙燒，焙燒后又要與氫氧化鈉反應(yīng)，使三氧化二硼轉(zhuǎn)化為偏硼酸鈉。反應(yīng)完成后將過(guò)濾所得偏硼酸鈉溶液與硝酸反應(yīng)，生成硼酸和硝酸鈉，硝酸鈉的制備過(guò)程需將硼酸母液濃縮至35-50Be’，該工藝適于處理硼鎂礦和硬硼鈣石礦。

上述兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)同樣存在著硝酸鈉的制備需要對(duì)硼酸母液進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)過(guò)程耗能高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以廉價(jià)的含硼礦物替代工業(yè)硼砂生產(chǎn)硼酸，并在不對(duì)硼酸母液進(jìn)行蒸發(fā)的條件下制得副產(chǎn)品硝酸鈉的工藝方法，以達(dá)到降低硼酸和硝酸鈉生產(chǎn)過(guò)程原料和能源消耗成本，降低硼酸生產(chǎn)成本的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：本發(fā)明一種以硝酸處理硼砂礦制備硼酸和硝酸鈉的方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）、將硼砂礦和硼酸母液于浸溶槽中按固液比1：5～1：6混合，在攪拌條件下加溫至90～95℃，然后計(jì)時(shí)保溫浸溶30～60min；

（2）、將浸溶后的礦漿泵入壓濾機(jī)過(guò)濾，獲硼砂溶液和硼泥；

（3）、將硼砂溶液進(jìn)行二次過(guò)濾，并將經(jīng)過(guò)二次過(guò)濾的硼砂溶液送入中和反應(yīng)器；

（4）、控制硼砂溶液溫度為60～85℃，在攪拌條件下加入濃度為45％～67％的硝酸，中和液中硼酸濃度控制在100～160g/L之間，進(jìn)行中和反應(yīng)，控制中和反應(yīng)終點(diǎn)PH值為1.5～3.5；

（5）、然后將中和完成液送往冷卻結(jié)晶器進(jìn)行結(jié)晶，控制結(jié)晶時(shí)間為5～8個(gè)小時(shí)，結(jié)晶終點(diǎn)溫度為20～30℃，此時(shí)，硼酸與硝酸鈉共同結(jié)晶，形成硼酸與硝酸鈉的混合晶漿；

（6）、將硼酸與硝酸鈉的混合晶漿放入鈉硼分離器，經(jīng)重力分離、脫水、洗滌、干燥制得硼酸和硝酸鈉產(chǎn)品；

?（7）、硼酸和硝酸鈉分離過(guò)程所產(chǎn)生的硼酸母液泵往母液儲(chǔ)槽，循環(huán)用于硼砂礦的浸溶，母液管理溫度控制在20-30℃之間。

步驟（1）中保溫浸溶應(yīng)控制所制得的硼砂溶液中以十水硼砂計(jì)的硼砂濃度在150～280g/L之間，85℃條件下婆美度在36～45Be′之間，浸溶終點(diǎn)PH值控制在6～7.5之間。

所述步驟（4）中加入硝酸濃度為60％～67％。

步驟（6）所述的鈉硼分離器為充氣式浮選機(jī)、攪拌式浮選機(jī)、重力分離柱、自吸式浮選機(jī)或其它型號(hào)浮選機(jī)中的任意一種。

所述步驟（1）中的硼砂礦也可以是斜方硼砂礦或鈉硼鈣石礦，并采用前述（1）-（7）步驟制備工業(yè)硼酸和硝酸鈉。

所述步驟（1）中的硼砂礦原料為工業(yè)硼砂，以工業(yè)硼砂與硼酸母液混合并按步驟（4）控制濃度標(biāo)準(zhǔn)和PH值標(biāo)準(zhǔn)制得中和液，再按步驟（5）、（6）、（7）操作制得工業(yè)硼酸和硝酸鈉。

本發(fā)明的原理：