高純硼酸制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明申請(qǐng)?jiān)O(shè)及工業(yè)級(jí)棚酸的純化工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)棚酸是對(duì)含棚礦物實(shí)施硫酸法、鹽酸法、碳氨法、硝酸法等加工方法，最終于 水溶液中結(jié)晶，得到的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，其中棚酸含量在95%W上。棚酸被大量應(yīng)用于玻璃制 造、搪瓷、電子工業(yè)、醫(yī)藥、冶金、軍工、化學(xué)試劑、核電工業(yè)及航天航空等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工 業(yè)的發(fā)展，棚酸應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的拓寬，對(duì)其產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求也在逐步提升，出現(xiàn)了 精制和提純棚酸的研究W及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
[0003] 由于制造方法和工藝的不同，工業(yè)棚酸中會(huì)含有不同類(lèi)型的雜質(zhì)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果 分析，工業(yè)棚酸中的雜質(zhì)大致分為水不溶物雜質(zhì)和可溶性雜質(zhì)。其中的水不溶物雜質(zhì)多數(shù) 為金屬氧化物、陽(yáng)離子的碳酸鹽和金屬硫化物。不溶物顆粒微小、分散度高、不易沉淀和過(guò) 濾，難W去除，在棚酸晶體形成的過(guò)程中，運(yùn)些水不溶物會(huì)成為棚酸晶體的結(jié)晶中屯、，包裹 在工業(yè)棚酸之中，降低了棚酸的純度。可溶性雜質(zhì)主要是陽(yáng)離子和陰離子組成的無(wú)機(jī)鹽， 其中的陽(yáng)離子一般為礦物中的儀、巧、鐵等陽(yáng)離子，陰離子部分是與生產(chǎn)方法相關(guān)的酸根離 子，如硫酸根、氯離子、硝酸根等等。W工業(yè)棚酸的硫酸分解制備工藝為例，該方法是棚酸制 備采用最多的方法，其主要工藝流程是：棚儀礦石加水，再加硫酸酸化，過(guò)濾去除濾渣和硫 酸儀，冷卻結(jié)晶，再離屯、分離去除母液，水洗涂，離屯、除水，干燥制得棚酸產(chǎn)品。其他的棚酸 制備工藝與硫酸法類(lèi)似，其雜質(zhì)均可歸屬于金屬物質(zhì)和酸根離子兩類(lèi)雜質(zhì)。運(yùn)些無(wú)機(jī)物組 成的鹽在溶液中附著在棚酸晶體上，混雜在產(chǎn)品中，同樣降低了棚酸產(chǎn)品的純度和品質(zhì)。 W〇4]W工業(yè)棚酸廣品起步的現(xiàn)有提純方法大體有二種：一是重結(jié)晶法，如 CN102001675A，CN104150499A，工藝過(guò)程是工業(yè)棚酸水溶液經(jīng)過(guò)氨水和金屬硫化物等混 合處理，再經(jīng)重結(jié)晶得到產(chǎn)品；二是離子交換法，如CN104386704A，記載了工業(yè)棚酸加水 溶解后，通過(guò)石英砂過(guò)濾器過(guò)濾，再進(jìn)入陰陽(yáng)混合離子交換樹(shù)脂中脫除溶液中的陰陽(yáng)離 子，加熱濃縮后經(jīng)過(guò)微孔過(guò)濾，降溫至3~fTC冷卻結(jié)晶析出精制棚酸；Ξ是絡(luò)合法，如 CN101575100A，發(fā)明方法是在溶液中加入氨或有機(jī)胺絡(luò)合劑和相應(yīng)的溶劑處理工業(yè)棚酸， 得到精制棚酸產(chǎn)品。 陽(yáng)0化]現(xiàn)有的工業(yè)棚酸提純方法有諸多技術(shù)不足之處，包括工藝流程長(zhǎng)、生產(chǎn)成本偏高、 產(chǎn)品純度不理想等，運(yùn)些純化制備方法都采用過(guò)濾來(lái)濾除雜質(zhì)，但實(shí)際操作中，過(guò)濾需要在 防止棚酸結(jié)晶的高溫條件下進(jìn)行，過(guò)濾過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，還會(huì)增加原材料損耗，其過(guò)程中存在熱 量散失，而過(guò)濾方法的濾除作用發(fā)揮也是有局限性的，溶液中細(xì)微雜質(zhì)顆粒仍會(huì)透過(guò)濾層， 無(wú)法清除，運(yùn)些細(xì)微雜質(zhì)顆粒留存于產(chǎn)品中，同樣影響棚酸的純度；第一、Ξ種方案采用再 添加物料，會(huì)引入更復(fù)雜的雜質(zhì)，第二種方案最終采用恒溫槽冷卻降溫來(lái)獲得結(jié)晶體，增加 了成本消耗量；各制備流程中還會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)法回用的廢棄物，且難W處理?，F(xiàn)有的棚酸精 制處理方法難W回避上述運(yùn)些問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明申請(qǐng)的發(fā)明目的在于提供一種制備流程簡(jiǎn)化、易實(shí)現(xiàn)、用時(shí)短、生產(chǎn)成本 低、提純精度高的高純棚酸制備方法。
[0007] 本發(fā)明申請(qǐng)的另一發(fā)明目的是在上述發(fā)明目的基礎(chǔ)上，提供一種晶體顆粒粒度分 布相對(duì)均勻的高純棚酸制備方法。
[0008] 本發(fā)明申請(qǐng)?zhí)峁┑母呒兣锼嶂苽浞椒夹g(shù)方案，其技術(shù)內(nèi)容為：一種高純棚酸制 備方法，工業(yè)棚酸置于循環(huán)母液和微量無(wú)機(jī)酸混合液中攬拌、加溫溶解，在80~95°C溫度 范圍保溫反應(yīng)1~2小時(shí)，降溫得到的濕棚酸結(jié)晶體，經(jīng)離屯、脫除棚酸結(jié)晶體上的母液；母 液分別經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱和陰離子交換樹(shù)脂柱交換凈化，獲得的潔凈母液洗涂上述結(jié)晶 體，并再次離屯、脫除洗涂后結(jié)晶體上母液，干燥制得高純度棚酸，其中，所述的工業(yè)棚酸為 棚酸含量不低于95%的工業(yè)棚酸；所述的循環(huán)母液為室溫下飽和棚酸水溶液。
[0009] 上述整體技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，所述的無(wú)機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氨氣酸中任 意一種。無(wú)機(jī)酸加入量W每噸被純化處理工業(yè)棚酸加入10~20mol，該無(wú)機(jī)酸是工業(yè)級(jí)或 化學(xué)試劑級(jí)，為各種濃度的無(wú)機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸水溶液。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，攬拌降溫獲得粒狀晶體，靜止自然降溫獲得片 狀晶體，通過(guò)上述方法控制獲得不同形狀的晶體。
[0011] 上述整體技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，所述的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的離子形式為氨型，陰 離子交換樹(shù)脂的離子形式為氨氧型。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明申請(qǐng)的另一發(fā)明目的，上述的高純棚酸制備方法技術(shù)方案中，所述 的循環(huán)母液為室溫下含有低碳醇的飽和棚酸水溶液，所述的低碳醇最好為乙醇或異丙醇， 低碳醇的加入量按循環(huán)母液重量百分比計(jì)，低碳醇含量為0. 1~0. 2%。
[0013] 本發(fā)明申請(qǐng)公開(kāi)的高純棚酸制備方法技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和 進(jìn)步體現(xiàn)于W下幾方面： 1、 整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單，循環(huán)母液能夠完全循環(huán)使用，可W閉路循環(huán)進(jìn)行；水耗量少，除 因棚酸水溶液水份蒸發(fā)消耗和產(chǎn)品干燥損失的水份補(bǔ)充之外，不再使用水；無(wú)環(huán)境污染，制 造成本低； 2、 本技術(shù)方案避開(kāi)現(xiàn)有純化技術(shù)方法普遍采用的雜質(zhì)過(guò)濾法，不僅大大縮短了工藝用 時(shí)，也不用設(shè)計(jì)過(guò)濾中防止降溫結(jié)晶的高溫過(guò)濾技術(shù)和設(shè)備，由此避免了原材料的損耗及 其熱量的散失； 3、 微量無(wú)機(jī)酸破解了工業(yè)棚酸中的水不溶物雜質(zhì)，轉(zhuǎn)換為金屬陽(yáng)離子和酸根陰離子， W便由后續(xù)的離子交換樹(shù)脂的交換、吸收、分離，實(shí)現(xiàn)深度去除運(yùn)些雜質(zhì)的技術(shù)效果； 4、 為室溫冷卻結(jié)晶，相比于已有技術(shù)中強(qiáng)迫低溫冷卻，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低； 5、 最終高純產(chǎn)品的形狀可選擇，可制備得到粒狀或片狀的高純棚酸產(chǎn)品； 6、 低分子量的低碳醇降低了棚酸水溶液的表面張力，提高了棚酸的傳質(zhì)速率，有利于 工業(yè)棚酸的溶解和最終高純棚酸結(jié)晶形成結(jié)晶體，還由于醇沸點(diǎn)較低，棚酸晶體中含有的 微量醇通過(guò)干燥過(guò)程即被除去，不會(huì)影