[發(fā)明專利]一種硼氫化鉀球形晶體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011204480.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN112340699B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑穎;張正東;周麗娜;侯寶紅;郝紅勛;謝闖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B6/21
• 分類號(hào): C01B6/21
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明涉及一種硼氫化鉀球形晶體及其制備方法。以堿的水溶液為良溶劑，配制硼氫化鉀與堿的水溶液。250～800r/min的攪拌在5～50℃的條件下，將硼氫化鉀與堿的水溶液以體積的1％～4％/min速率加入到不良溶劑中，其中硼氫化鉀與堿的水溶液的體積與不良溶劑的體積比為1：10～40，繼續(xù)攪拌20～180min，過(guò)濾、干燥，得到所述硼氫化鉀球形晶體。硼氫化鉀球形晶體HS圓度值為0.85～1，累積體積分率占50％對(duì)應(yīng)的粒度D₅₀為0.35～2.5mm，休止角為18～23°，堆積密度為0.38～0.56g/mL，結(jié)塊率為5.3～7.1％，具有更好的流動(dòng)性，堆積密度和更好的抗結(jié)塊性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程工業(yè)結(jié)晶技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硼氫化鉀球形晶體及其制備方法。

背景技術(shù)

硼氫化鉀，也叫四氫硼酸鉀，化學(xué)式KBH₄，是一種堿金屬硼氫化物，外觀為白色疏松粉末或結(jié)晶。硼氫化鉀在空氣中穩(wěn)定，遇水和無(wú)機(jī)酸會(huì)分解釋放出氫氣，在儲(chǔ)氫方面有一定應(yīng)用。同時(shí)其具有強(qiáng)還原性，還用于選擇性還原反應(yīng)，紙漿漂白，微量元素檢測(cè)等領(lǐng)域，在有機(jī)化工、分析化學(xué)及制藥行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的硼氫化鉀晶體產(chǎn)品存在結(jié)塊嚴(yán)重的問(wèn)題，如附圖1。結(jié)塊是指分散的晶體間相互粘結(jié)形成不規(guī)則團(tuán)塊，會(huì)破壞晶體產(chǎn)品自由流動(dòng)的性狀，造成使用困難。硼氫化鉀常作為反應(yīng)試劑，在反應(yīng)前需將它溶解配成反應(yīng)原料液。流動(dòng)性好、不結(jié)塊的晶體有利于溶配操作。如果硼氫化鉀結(jié)塊嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致溶解時(shí)間變長(zhǎng)，使用時(shí)要費(fèi)時(shí)費(fèi)力破碎團(tuán)塊。而對(duì)于硼氫化鉀這種易燃易爆的化學(xué)品，外力破碎團(tuán)塊有爆炸的危險(xiǎn)。此外，結(jié)塊還會(huì)導(dǎo)致精確稱量困難、溶解速率慢，影響后續(xù)反應(yīng)過(guò)程的控制和反應(yīng)產(chǎn)物品質(zhì)。從現(xiàn)有技術(shù)制備的市售產(chǎn)品可以看出，國(guó)產(chǎn)硼氫化鉀晶體粒度較小，小于0.1mm，晶體呈聚集性立方塊狀，形貌如附圖2。硼氫化鉀晶體為立方晶胞結(jié)構(gòu)，因此晶體很容易生長(zhǎng)為立方體。硼氫化鉀立方塊狀晶習(xí)導(dǎo)致晶體彼此之間接觸面積大，以及晶體粒度小，是運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)品容易結(jié)塊的原因。產(chǎn)品結(jié)塊率為22～29％，流動(dòng)性較差，休止角為47～50°。不良的晶習(xí)和小粒度還導(dǎo)致市售硼氫化鉀晶體產(chǎn)品堆密度較小，為0.2～0.3g/mL。此外，粒度小還造成硼氫化鉀晶體的過(guò)濾、洗滌和干燥時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。

美國(guó)專利US2720444中公開了一種合成制備硼氫化鉀的方法。首先在Esso Bayol85油中，金屬鈉和氫氣在200～350℃的溫度下反應(yīng)得到氫化鈉/白礦油分散體系，之后將硼酸甲酯加入到上述分散體系中，在240～300℃的溫度下反應(yīng)，冷卻得到硼氫化鈉、甲醇鈉/白礦油分散體系。將上述體系加入到水中，攪拌至固體完全溶解，油水分離得到水溶液并過(guò)濾，向水溶液中加入過(guò)量10％、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的氫氧化鉀溶液，反應(yīng)結(jié)晶制備硼氫化鉀晶體沉淀物，經(jīng)過(guò)過(guò)濾，洗滌，干燥得到固體硼氫化鉀產(chǎn)品，產(chǎn)率為66.2％，純度為98.4％。該方法得到的硼氫化鉀晶體為立方塊狀，且粒度小于0.1mm，易結(jié)塊。

專利CN107601432B中公開了一種利用偏硼酸鉀合成制備硼氫化鉀的方法。該方法利用偏硼酸鉀和甲醇反應(yīng)生成四甲氧基硼鉀，蒸餾去除甲醇和水后得到四甲氧基硼鉀固體。之后將四甲氧基硼鉀加入到氫化鈉/白油分散體系中，攪拌下升溫至220～300℃，反應(yīng)60～300min得到硼氫化鉀、甲醇鈉/白油分散體系。反應(yīng)結(jié)束后加入異丙胺萃取硼氫化鉀，分層后得到硼氫化鉀-異丙胺萃取相，采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式，將萃取相中的異丙胺蒸干后得到硼氫化鉀晶體。該方法得到的硼氫化鉀晶體為立方塊狀，蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)飽和度較高，得到產(chǎn)品粒度較小，蒸干溶劑導(dǎo)致晶漿無(wú)法懸浮，產(chǎn)品聚結(jié)嚴(yán)重。該方法制備過(guò)程使用的異丙胺以及產(chǎn)物甲醇鈉極易燃易爆，過(guò)程危險(xiǎn)性大。