[發明專利]一種從硼精礦中生產偏硼酸鈉和過硼酸鈉的方法

在審

• 申請號: 201310607243.7
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN104649286A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 張亦飛;殷保穩;秦士躍;鄧立聰;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B35/12
• 分類號: C01B35/12;C01B15/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及硼精礦的處理和水合偏/過硼酸鈉的制備領域，具體地，本發明涉及一種從選礦得到的低品位硼精礦中制備偏/過硼酸鈉晶體的方法。

背景技術

硼礦是一種比較稀缺的礦物資源，用于生產硼砂、硼酸及硼的各種化合物。我國的硼礦資源結構復雜，共生礦物多，品位低，富礦少，貧礦多，加工難度大，生產費用高，主要分布在東北和西部地區的遼寧、吉林、青海、西藏四個省份。其中，遼寧硼礦資源主要分布在鳳城、寬甸、大石橋三個地區，主要為硼鎂石礦和硼鎂鐵礦，占全國儲量(B₂O₃含量)的57.32%，共有儲量33441萬噸。我國硼鐵礦資源儲量豐富，遼寧翁泉溝硼鐵礦是世界特大型硼礦之一，其探明B₂O₃儲量2185萬噸，占全國總儲量的58%，且有富鎂、多鐵、貧硼、微鈾的特點。

隨著我國國民經濟的發展，硼的需求量不斷增長，而我國的硼礦資源中，品位高、易開采的硼鎂礦由于長期的開采己面臨枯竭，已不能滿足未來硼工業的需求。由于硼鐵礦品位低，礦石類型復雜，盡管占我國固體硼資源58%，但仍然僅少量開采。因此，加快硼鐵礦源的合理開發利用，對于緩解我國硼資源緊張狀況，發展硼工業有著重要的現實意義。

我國硼資源加工方法主要是以硼鎂礦為原料，用碳堿法制取硼砂，硼的收率在80%左右；高品位硼鎂礦[w(B₂O₃)>20%]采用硫酸法制取硼酸，硼的收率只有65%～75%。然后進一步加工成其他的硼化合物。不論是制取硼酸還是硼砂都只是單純地提取硼，而硼鎂礦中大量的鎂資源都殘留固體廢渣中或存在于廢液中被排放，不但浪費了資源，而且污染了環境。經選礦后的硼精礦利用碳堿法，碳解過程硼的收率僅80%左右，其余的硼都殘留在碳解渣相硼泥中。碳解率低直接影響到硼的回收率，進而影響到企業的經濟效益。因此，有必要開發新的工藝處理這種低品位的硼精礦，從而實現以硼為主，高效提取，綜合利用的目的。

鈉系硼酸鹽及其衍生物既是化工冶金行業也是醫學領域重要的原料，其中比較重要的無機化學物有偏硼酸鈉和過硼酸鈉。過硼酸鈉廣泛應用于印染行業用作氧化劑、漂白劑量和醫藥行業用作殺菌劑、消毒劑以及日化工業等，偏硼酸鈉在紡織工業用于織物精整、上漿和阻燃、農業上用作除銹以及用作照相藥劑、粘結劑、洗滌劑組分。

從NaOH-NaBO₂-H₂O體系來看，隨著體系溫度和組成的不同，固體偏硼酸鈉以不同的平衡物相形式存在。在25℃條件下，NaOH的組成小于24%時，平衡物相為NaBO₂·4H₂O，當NaOH組成介于25.8%～42.4之間時，平衡物相為NaBO₂·2H₂O，當NaOH組成大于43.2%時，平衡物相則變為NaOH。在50℃條件下，NaOH的組成不大于36%時，平衡物相為NaBO₂·2H₂O，當NaOH組成在38%時，平衡物相為NaBO₂·0.5H₂O，當NaOH組成介于40%～56%之間時，平衡物相則變為NaBO₂，當NaOH組成大于56.1%時，平衡物相則為NaOH。

目前工業上制備固體偏硼酸鈉的方法主要包括硼鎂礦堿解法、硼砂法，文獻中也有報道用硼氫化鈉水解制備偏硼酸鈉，另外還有報道用天然堿和生石灰處理鈉硼鈣石制備偏硼酸鈉。堿解法處理硼鎂礦時需要對硼鎂礦預焙燒，存在能耗高的問題。硼砂法則以工業硼砂為原料，進行堿解、冷卻結晶、離心分離、干燥脫水而得。硼氫化鈉法借助超聲加速硼氫化鈉電解，其副產品為無水偏硼酸鈉。天然堿石灰法則是處理鈉硼鈣石。

此外，在碳堿法處理硼精礦生產硼砂的過程中，當Na₂CO₃過量40%～60%時，大量硼砂轉化為偏硼酸鈉。但是這其中得到的是硼砂和偏硼酸鈉的混合物。

發明內容

本發明的目的是在取消焙燒預處理工序降低能耗、同時保證高氧化硼溶出率的前提下，避免碳堿法和傳統堿解法處理低品位硼精礦時必須采用焙燒預處理以及由此帶來的設備投資、高能耗等缺點，重點是實現氧化硼的高效溶出，同時使最終得到的硼泥中堿含量及物相達到其他用途的要求，從而實現低品位硼精礦清潔生產高純度、形貌規則的偏硼酸鈉晶體，并以此原料，進一步制備市場需求量大、產品附加值高的過硼酸鈉晶體。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：