CN101696016A - 一种碱式五硼酸锂的水热合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无机化工原料的生产方法,特别涉及一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,具体步骤如下:①将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶m∶n在水热反应釜中混合,其中m=4~10;n=5~15;②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至120~180℃,并保持反应48~72小时,反应结束后得到白色结晶物质;③把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。本发明的有益效果是:1、反应后的滤液可循环使用,使原料充分利用,减少浪费。2、整个工艺过程零排放,不造成污染,为洁净、环保的工艺技术。3、反应温度低,低温仅有120℃,高温也仅为180℃,工艺生产温度低,节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机化工原料的生产方法,特别是涉及一种碱式五硼酸锂的水热合成方法。
背景技术
硼矿是我国的重要资源,在工业、农业、冶金、医药、国防、纺织以及高新技术等领域都有着广泛的用途。在农业上用做微肥及农药;在冶金中作为金属的添加剂以改善钢及合金的性能;在国防工业中,元素硼制成的硼纤维具有高强度,用做航天飞行材料,硼氢化合物也可以用作火箭和导弹的高能材料;在医药领域,硼化合物可以选择性的破坏和抑制癌细胞,治疗脑瘤。同时,硼化合物作为非线性光学材料、激光晶体材料、隔热隔声材料及荧光材料等领域有着广泛的应用。
目前,国内开发和生产的硼化合物产品主要为硼砂和硼酸,俗称“两硼”。“两硼”为初级产品,产品附加值低、经济效益差。美国的硼深加工产品有300多种,大部分属于高新技术产品,产品的附加值很高。我国硼工业仍存在巨大的发展空间需要我们去填充和扩展,使其更加完善。
我国现有硼矿、硼砂及硼酸的总生产能力达到36吨/年(以B2O3计)左右,仅低于美国、土耳其、俄罗斯,居世界第四位。硼作为我国的优势资源,应尽快将资源优势转化为产业优势。形成以“两硼”产品为基础,以硼精、深加工产品为支柱的产业体系。发展科技含量高、产品附加值高、性能优异的硼精深加工产品是今后产业发展的主攻方向。
五硼酸锂主要用于电讯器材、高级玻璃的制造,还可作为金属保护剂、防火剂、洗涤剂和分析试剂。也可用于硼化物中间体的合成。另外在矿山、冶金、纺织、木材和高温技术等领域都有广泛的用途。现有技术中对碱式五硼酸锂的报道很少。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中所存在的不足,根据化学反应原理,以硼酸为原料,采用水热合成技术,生产硼精、深加工产品碱式五硼酸锂,本发明工艺过程中无污染,实现零排放,产品科技含量高、附加值高、质量好,企业经济效益好,对硼行业的发展及技术进步意义重大。
本发明的原理是:以水为溶媒,采用易于工业化无污染的水热法反应,通过原料在水热介质中的溶解、聚合形成碱式五硼酸锂。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,以碳酸锂和硼酸为原料,通过原料在水热介质中的溶解、聚合与脱水合成碱式五硼酸锂,水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶m∶n在水热反应釜中混合,其中m=4~10;n=5~15;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至120~180℃,并保持反应48~72小时,反应结束后得到白色结晶物质,其化学反应方程式如下:3Li2CO3+10H3BO3→2Li3B5O8(OH)2+3H2CO3+10H2O;
③洗涤、过滤、干燥:把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
本发明的技术方案可以是这样实现的:
一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,步骤①中:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶m∶n在水热反应釜中混合,其中m=5~8;n=5~9。
本发明的技术方案还可以是这样实现的:
一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,步骤②中:
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至120~150℃,并保持反应55~65小时,反应结束后得到白色结晶物质。
本发明的技术方案还可以是这样实现的:
一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶6∶7在水热反应釜中混合;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持反应60小时,反应结束后得到白色结晶物质;
③洗涤、过滤、干燥:
把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
本发明的技术方案还可以是这样实现的:
一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶7∶8在水热反应釜中混合;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持反应62小时,反应结束后得到白色结晶物质;
③洗涤、过滤、干燥:
把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
本发明的有益效果是:
1、本发明的原料按质量比混合后在水热反应釜中进行聚合与脱水的水热过程,之后经冷却、过滤、干燥,滤液可循环使用,使原料充分利用,减少浪费。
2、本发明的整个工艺过程零排放,不造成污染,为洁净、环保的工艺技术。
3、本发明反应温度低,低温仅有120℃,高温也仅为180℃,工艺生产温度低,节约能源。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、30克硼酸(H3BO3)(化学纯)和35毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持在此温度下反应60小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质8克即为碱式五硼酸锂。
实施例2:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、35克硼酸(H3BO3)(化学纯)和40毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持在此温度下反应62小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质7.8克即为碱式五硼酸锂。
实施例3:称取4克碳酸锂(Li2CO3)、30克硼酸(H3BO3)(化学纯)和30毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至130℃,并保持在此温度下反应70小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质7.6克即为碱式五硼酸锂。
实施例4:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、20克硼酸(H3BO3)(化学纯)和25毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至120℃,并保持在此温度下反应65小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质7克即为碱式五硼酸锂。
实施例5:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、50克硼酸(H3BO3)(化学纯)和75毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持在此温度下反应60小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质8.2克即为碱式五硼酸锂。
实施例6:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、25克硼酸(H3BO3)(化学纯)和30毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至170℃,并保持在此温度下反应65小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质7.4克即为碱式五硼酸锂。
实施例7:称取5克碳酸锂(Li2CO3)、40克硼酸(H3BO3)(化学纯)和45毫升水,在水热反应釜中混合。
密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至135℃,并保持在此温度下反应68小时,得到白色结晶物质。将白色结晶物质经过洗涤、过滤、干燥后,得到物质7.9克即为碱式五硼酸锂。
Claims (5)
1.一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,其特征在于:以碳酸锂和硼酸为原料,通过原料在水热介质中的溶解、聚合与脱水合成碱式五硼酸锂,水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶m∶n在水热反应釜中混合,其中m=4~10;n=5~15;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至120~180℃,并保持反应48~72小时,反应结束后得到白色结晶物质,其化学反应方程式如下:3Li2CO3+10H3BO3→2Li3B5O8(OH)2+3H2CO3+10H2O;
③洗涤、过滤、干燥:把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,其特征在于:步骤①中:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶m∶n在水热反应釜中混合,其中m=5~8;n=5~9。
3.根据权利要求1或2所述的一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,其特征在于:步骤②中:
将水热反应釜加热至120~150℃,并保持反应55~65小时,反应结束后得到白色结晶物质。
4.根据权利要求3所述的一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,其特征在于:水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶6∶7在水热反应釜中混合;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持反应60小时,反应结束后得到白色结晶物质;
③洗涤、过滤、干燥:
把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
5.根据权利要求3所述的一种碱式五硼酸锂的水热合成方法,其特征在于:水热合成具体步骤如下:
①混合:将碳酸锂、硼酸和水按质量比为1∶7∶8在水热反应釜中混合;
②水热反应:密闭水热反应釜,将水热反应釜加热至150℃,并保持反应62小时,反应结束后得到白色结晶物质;
③洗涤、过滤、干燥:
把白色结晶物质洗涤、过滤、干燥后得到碱式五硼酸锂,滤液可循环使用。
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