CN101585543A - 氧化沉淀制备特种玻璃专用硼酸的方法 - Google Patents

Abstract

一种氧化沉淀制备特种玻璃专用硼酸的方法，以工业硼酸为原料，将硼酸样品溶解于溶剂中，加入脱色剂搅拌反应后，热过滤、向滤液中加入氧化剂和沉降剂，搅拌反应一定时间，经过热过滤、冷却重结晶、离心分离、洗涤干燥得到的大颗粒晶体为高纯度硼酸产品。通过脱色剂的使用可以有效除去有机杂质，利用氧化剂和沉降剂能有效使Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄ ²⁺等杂质转化为难溶沉淀物质脱除，再通过控制结晶过程，得到颗粒大、白色的硼酸晶体，制备的硼酸纯度达到99.99％。整个流程简单易控制，母液无环境污染，在制造成本、产品性能等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。

Description

氧化沉淀制备特种玻璃专用硼酸的方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及到一种氧化沉淀法制备特种玻璃专用硼酸的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，硼酸已成为一种重要的战略资源，对高纯度硼酸的需求也越来越迫切。目前利用硼矿、硼镁铁矿和盐湖型硼矿生产的工业硼酸纯度一般在90～99％，虽然可以基本上满足玻璃、陶瓷等传统工业需要，但还不能满足航空航天、光电器件、特种光学材料、特种玻璃、新功能材料和核能利用等领域要求。例如在核工业中，硼酸中含有的Ca²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺等杂质会导致在管道内部出现大量沉淀物，影响设备正常使用，还会对金属部件造成腐蚀，进而会导致严重的放射性物质的泄露；而在特种玻璃行业中，利用从盐湖矿中提取的硼酸作为原来常因含有的藻类等有机物影响硼酸产品的结晶和色度、很容易造成产品应用过程中的粘性沉降，硼酸原料中含有Fe³⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺等重要金属杂质也会影响特种玻璃性能。为了解决我国特殊材料领域日趋增大的高纯度硼酸需求，有必要开发新的纯化技术。目前制备高纯度硼酸多利用酯化水解法，整个工艺要求苛刻，设备复杂，成本居高，从而限制了产业化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供氧化沉淀法脱除工业硼酸中杂质的纯化技术，获得高纯度硼酸产品，满足特种玻璃材料、光学材料等高科技领域的需要。

本发明的技术方案是这样实现的，一种氧化沉淀制备特种玻璃专用硼酸的方法，其特征在于原料、脱色剂、溶剂、氧化剂、沉淀剂的种类和用量，反应温度、结晶温度和干燥温度如下：原料为工业硼酸，溶剂在C₄以下的醇、醚、酸或水中任意选取一种；

脱色剂为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、MCM-41分子筛、ZSM-5分子筛、活性炭、膨润土，选取一种或者两种以上；原料与脱色剂的重量配比为100∶0.5～6；

氧化剂为次氯酸、次氯酸碱土金属盐、次氯酸碱金属盐、氯酸碱土金属盐、氯酸碱金属盐、双氧水，选取一种或者两种以上；原料与氧化剂的重量配比为：100∶0.5～4；

沉降剂为氨或C₅以下的醇胺、甲胺、乙二胺、丙二胺、柠檬酸、硫化氢、硫化钠，硝酸钡选取一种或者两种以上；原料与沉降剂的重量配比为：100∶0.3～5；

反应温度为90～100℃，结晶温度30～50℃，干燥温度为80～110℃；

制备的工艺流程如下：

①.将原料溶解于溶剂中，加入脱色剂搅拌反应，反应温度为90～100℃，反应时间为30～90分钟，之后热过滤；

②.向步骤①得到的滤液中，均匀加入氧化剂，搅拌反应30～60分钟，之后加如沉降剂，继续加热反应3～10小时；

③.将步骤②得到的溶液热过滤，冷却重结晶，离心分离晶体和母液，母液可以循环用；晶体洗涤、真空干燥得到高纯度硼酸产品。以工业硼酸为原料，将硼酸样品溶解与溶剂中，加入脱色剂搅拌反应后，热过滤，向滤液中加入氧化剂和沉淀剂，搅拌反应一定时间，经过热过滤、冷却重结晶、离心分离、洗涤干燥得到的大颗粒晶体即为高纯度硼酸产品。通过脱色剂的使用可以有效除去有机杂质，利用氧化剂和沉淀剂能有效使Fe³⁺、Cu²⁺、SO₄ ²⁺等杂质转化为难溶沉淀物质脱除，再通过控制结晶过程，得到颗粒大，色白的硼酸晶体，制备的硼酸纯度高达99.99％。整个流程简单易控制，母液无环境污染，在制造成本、产品性能等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。

具体实施方式

实施例1：

取500g原料，加溶剂C₄以下的醇2000～4000g溶解，搅拌，加热至90℃，添加3A型分子筛2.5～10g脱色剂，反应40分钟后过滤，向滤液中加入氧化剂次氯酸1～3g，搅拌60分钟，加入沉淀剂氨2～4g，加热到100℃，反应7～10小时，得到溶液热过滤，冷却重结晶，将所得到晶体与母液分离，晶体用蒸馏水洗涤并在100℃干燥，获得高纯度硼酸样品，产品纯度99.99％，其中重金属杂质含量为：Fe 0.00060％，Co 0.0070％，Cu 0.00017％，Ni0.00001％，Cr 0.00002％，Ti 0.00002％。

实施例2：

取500g原料，加溶剂酸2000～4000g溶解，搅拌，加热至90℃，添加活性炭5～7g脱色剂，反应40分钟后过滤，向滤液中加入氧化剂氯酸碱土金属盐2.5～4g，搅拌30分钟，加入沉淀剂硫化氢2～3g，加热到100℃，反应4～6小时，得到溶液热过滤，冷却重结晶，将所得到晶体与母液分离，晶体用蒸馏水洗涤并在90℃干燥，获得高纯度硼酸样品，产品纯度99.99％，其中重金属杂质含量为：Fe 0.00056％，Co 0.00040％，Cu 0.00040％，Ni 0.00009％，Cr0.00006％，Ti 0.00003％。

Claims (1)

1、一种氧化沉淀制备特种玻璃专用硼酸的方法，其特征在于原料、脱色剂、溶剂、氧化剂、沉淀剂的种类和用量，反应温度、结晶温度和干燥温度如下：原料为工业硼酸，溶剂在C₄以下的醇、醚、酸或水中任意选取一种；

脱色剂为3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、MCM-41分子筛、ZSM-5分子筛、活性炭、膨润土，选取一种或者两种以上；原料与脱色剂的重量配比为100∶0.5～6；

氧化剂为次氯酸、次氯酸碱土金属盐、次氯酸碱金属盐、氯酸碱土金属盐、氯酸碱金属盐、双氧水，选取一种或者两种以上；原料与氧化剂的重量配比为：100∶0.5～4；

沉降剂为氨或C₅以下的醇胺、甲胺、乙二胺、丙二胺、柠檬酸、硫化氢、硫化钠，硝酸钡选取一种或者两种以上；原料与沉降剂的重量配比为：100∶0.3～5；

反应温度为90～100℃，结晶温度30～50℃，干燥温度为80～110℃；

制备的工艺流程如下：

①.将原料溶解于溶剂中，加入脱色剂搅拌反应，反应温度为90～100℃，反应时间为30～90分钟，之后热过滤；

②.向步骤①得到的滤液中，均匀加入氧化剂，搅拌反应30～60分钟，之后加入沉降剂，继续加热反应3～10小时；

③.将步骤②得到的溶液热过滤，冷却重结晶，离心分离晶体和母液，母液可以循环用；晶体洗涤、真空干燥得到高纯度硼酸产品。