專利名稱：在堿性介質(zhì)中解聚鈉硼鈣石礦石以生產(chǎn)硼酸鈉和硼酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在堿性介質(zhì)中解聚鈉硼鈣石(boronatrocal-cite)礦石(鈉硼解石)以生產(chǎn)硼酸鈉和硼酸鈣的方法。具體地說，所說的解聚作用是在高溫高壓條件下通過氫氧化鈉煮解完成的。
鈉硼鈣石，或稱鈉硼解石是一種分子式為Na2O·2CaO·5B2O3·16H2O的礦石，其中還含有雜質(zhì)鎂，硅石、鋁以及鐵。
它可以被用來生產(chǎn)硼酸鈉，特別是十水和五水硼酸鈉。這是一種已知的鹽，它也可以用硼砂和斜方硼砂為原料，通過將其在水或母液中溶解、過濾、結(jié)晶、干燥和貯存直接制得。
從鈉硼解石生產(chǎn)硼酸鈣也是可以的。根據(jù)德國專利643，879(1937)，硼酸鈣可用于生產(chǎn)硼酸，正如在ULLMAN Encyclopedia of Chemical Technique，1953第4卷，第585頁和KIRCK OTHMER Encyclopedia of Chemical Technology，第2版，1964，第3卷，第615頁中所描述的那樣，用硫酸對所說的砂石進(jìn)行煮解來生產(chǎn)硼酸，其反應(yīng)式為(2)
(3)
在南美洲，鈉硼解石可大量獲得，然而迄今為止若采用上述方法生產(chǎn)硼酸鈉和硼酸，從經(jīng)濟(jì)上來說是無效益可言的。實(shí)際上，為了得到硼酸鈉，可以讓鈉硼解石按下列反應(yīng)與碳酸鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)(1)
由于該方法需要消耗兩種試劑(即碳酸鹽和碳酸氫鹽)，所以從經(jīng)濟(jì)角度考慮該法是不利的，這使得鈉硼解石礦石無法與上述采用硼吵和斜方硼砂的方法相比。
為了生產(chǎn)硼酸，用硫酸與鈉硼解石進(jìn)行酸解聚，反應(yīng)式如下;
(4)
然而，按照這種方法，由于硫酸鈉的可溶性，生成的H3BO3結(jié)果被硫酸鹽(Na2SO4·10H2O)污染。
為了減少所說的污染，該溶液必須被純化，這就必然會(huì)造成工廠產(chǎn)品的減少，或者必須將硼酸重結(jié)晶以便使其能夠市售。
綜上所述，以鈉硼解石為起始原料生產(chǎn)硼酸是不經(jīng)濟(jì)的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法已被完成。通過該方法，我們有可能并且在經(jīng)濟(jì)上有利地從鈉硼解石中大量地回收硼酸鈉和硼酸鈣以生產(chǎn)硼酸。按照本發(fā)明的方法包括，用含有H3BO3和Na2O的母液解聚鈉硼解石，其中H3BO3和Na2O有一定比例，借助于該比例優(yōu)選將母液保持在pH＝11-12，溫度為120℃～200℃、高壓，并且通過強(qiáng)烈攪拌保持該鈉硼解石水懸浮液。
本方法可以利用鈉硼解石作為礦石生產(chǎn)硼酸鹽和硼酸，其成本可以和任何一種其它硼礦石(硬硼鈣石，斜方硼砂，硼砂石)相比較，并且能夠生成高質(zhì)量產(chǎn)品。
按照本發(fā)明，鈉硼解石被壓碎成粒度最好低于500μm的顆粒，將它們分散在母液中，或者循環(huán)母液中，通過將H3BO3/Na2O比率選在1.5～3.5(包括極限值)將母液的pH值保持在9～12。
優(yōu)選的pH值范圍是11至12，而H3BO3/Na2O比率范圍為2.0～2.5。
在該鈉硼解石的解聚步驟中，該含水懸浮液被保持在120～200℃，壓力2～16巴條件下，并且進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌。
本發(fā)明的方法能通過下列反應(yīng)式簡要地表示(5)
在反應(yīng)進(jìn)行過程中，由于硼酸鈉的溶解和為了使十水硼酸鈉達(dá)到結(jié)晶范圍值(然而，現(xiàn)在還都保持在溶液中，)該溶液的pH值自然地從pH11～12變成pH10～11，而H3BO3/Na2O比率范圍從2～2.5變成3～3.5。
在約30～60分鐘煮解之后，將該懸浮液送去過濾通過用約60℃的熱水洗滌，大量地回收溶液中的硼酸鈉和固體的硼酸鈣;將硼酸鈣干燥且隨后貯存，或?qū)⑵渌腿ドa(chǎn)H3BO3(例如，按照上述已知技術(shù))。
從過濾中回收的溶液，最好在真空結(jié)晶器中結(jié)晶。在這種情況下，為了大量地沉淀十水硼酸鈉Na2B4O7·10H2O該真空器中的溶液被保持在30℃。在離心后將所說的產(chǎn)品送去干燥，然后送去貯存，并且，如果需要可將其約90℃母液中溶解并在70℃重結(jié)晶生產(chǎn)Na2B4O7·5H2O，在離心后將該產(chǎn)品干燥，然后送去貯存室。
所說的重結(jié)晶最好是采用薄膜結(jié)晶器并通過空氣流冷卻以便把該溶液保持在約70℃來完成。
在30℃從硼酸鈉結(jié)晶中回收母液，給該母液配加氫氧化鈉(這是進(jìn)行反應(yīng)所必須的)，在檢查了pH值和H3BO3/Na2O比率之后，將其再循環(huán)用于解聚反應(yīng)。
在使用全循環(huán)母液的封閉循環(huán)系統(tǒng)中，硼酸鈉和硼酸鈣的反應(yīng)產(chǎn)率接近理論值的100%。由硼酸鈣生產(chǎn)H3BO3的產(chǎn)率約為95%。
上述操作步驟在

圖1中簡明示出，從該圖中可以清楚地看出，通過本發(fā)明的方法，有可能在常規(guī)操作條件下，在連續(xù)循環(huán)過程中，由鈉硼解石起始以經(jīng)濟(jì)上有利地方式生產(chǎn)硼酸鹽和硼酸。
以下的實(shí)施例將對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說明，但是不應(yīng)將其看作是對本發(fā)明的限制。
實(shí)施例制備一種合成硼酸鈉母液，母液重 3827g，其中H3BO3的含量為33.38g/kg，Na2O為15g/kg，H3BO3/Na2O比率為2.22，然后加入700g秘魯鈉硼解石，該礦石中H3BO3的含量為688.29g/kg，Na2O的含量為71.53g/kg，CaO含量為131g/kg。在150℃，5巴壓力下，將該懸浮液在攪拌條件下保持30分鐘。
得到的懸浮液的pH值＝10-11，H3BO3/Na2O比率為3.5，將其過濾，從而得到1100g含有硼酸鈣的固體產(chǎn)物，在用423g水洗滌后，它具有70%的濕度，且H2BO3總量為236.75g/kg，CaO為83.36g/kg，Na2O為4.18g/kg，以及3850g液體，該液體含H3BO390.68g/kg，Na2O26.72g/kg。
在30℃條件下使濾液結(jié)晶，從而獲得濕度為10%的十水硼酸鈉379g，在其干燥后，得到一種產(chǎn)物;該產(chǎn)物H3BO3含量為649g/kg、Na2O含量為164.98g/kg，除此之外，將3471g母液(H3BO3含量36.80g/kg，Na2O含量13.42g/kg，H3BO3/Na2O比率為2.74)再次送入母液室，并且在被送入再循環(huán)反應(yīng)之前加入氫氧化鈉。
該循環(huán)被重復(fù)100次，并且第一次循環(huán)由一種合成母液開始，該母液含有秘魯鈉硼解石中的雜質(zhì)，全部系統(tǒng)在20次循環(huán)后達(dá)到平衡。
權(quán)利要求
1.一種以鈉硼鈣石(鈉硼解石)為原料制備硼酸鈉和硼酸鈣的方法，其特征在于在母液中解聚所說的原料，該母液通過將H3BO3和Na2O的H3BO3/Na2O比率范圍確定在1.5至3.5使溶液pH值保持在9-12，在對砂石進(jìn)行適當(dāng)煮解之后，通過過濾以沉淀的形式回收硼酸鈣，通過對濾液的結(jié)晶回收硼酸鈉。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中對礦石的解聚是在溫度為120℃～200℃、壓力從2-16巴，以及強(qiáng)烈攪拌的條件下進(jìn)行的。
3.按照權(quán)利要求1和2的方法。其中pH值的范圍為11-12，且H3BO3/Na2O比率范圍為2.0至2.5。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中對被解聚的原料進(jìn)行30-60分鐘煮解，在其之后為了回收沉淀的硼酸鈉對其進(jìn)行過濾和洗滌。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中在過濾之后，從母液中通過結(jié)晶作用回收硼酸鈉。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中結(jié)晶作用是在真空條件下在結(jié)晶器中完成的，為了沉淀十水硼酸鈉，維持其真空以便溫度約為30℃。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中將十水硼酸鈉溶解于約90℃水中，并進(jìn)行重新結(jié)晶以便得到五水 硼酸鈉，所說的重新結(jié)晶是用薄膜結(jié)晶器進(jìn)行的，并且用空氣流進(jìn)行冷卻使溫度保持在約70℃。
全文摘要
一種用于在堿性介質(zhì)中解聚鈉硼鈣石(鈉硼解石)以生產(chǎn)硼酸鈉和硼酸鈣的方法，其特征在于將鈉硼鈣石分散在母液中，優(yōu)選該母液的pH值保持在11-12，相應(yīng)的優(yōu)選H
文檔編號C01B35/10GK1058003SQ9110463
公開日1992年1月22日 申請日期1991年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月8日
發(fā)明者比利奧派皮 申請人:比托西戴尼拉公司