CN104860326B - 一种含硼原料液反萃析硼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含硼原料液反萃析硼方法，旨在解决传统萃取法提硼过程中反萃完成液浓度低、后续蒸发或结晶能耗高以及废液排放污染的问题。本发明技术步骤包括：含硼原料液与醇类有机相萃取剂反应后得到净化后原料液和含硼有机相；将含硼有机相与过量碱液按10～50:1体积比混合，通过一级间歇反应得到反萃完成液；加酸调整反萃完成液pH值后析晶；固液分离后得到的析晶后母液补充固体碱和水后循环反萃含硼有机相，白色硼砂晶体烘干后得到硼砂产品。本发明可有效降低提硼反萃过程中的生产成本，并减少污染排放。

Description

一种含硼原料液反萃析硼方法

技术领域

本发明涉及含硼原料液的萃取技术，尤其是涉及一种含硼原料液反萃析硼方法。

背景技术

含硼原料液与异辛醇等有机相萃取剂反应后，可以得到净化后原料液和含硼有机相，其中有机相中硼以硼酸酯形式存在。针对萃取过程得到的含硼有机相，现有技术主要采用不同pH值的溶液进行反萃。

中性水是最常用的反萃剂，虽然有机相中硼酸酯水解速度极快，但水解产物硼酸的溶解度很低，常需5～20倍体积水和多级逆流才可反萃完成，反萃完成液浓度最高也只有4.8％(20℃)。将如此低浓度的反萃完成液制备硼酸或硼砂都需经过蒸发浓缩或冷却结晶操作，处理量大、能耗高、成本高。此外，析晶后母液无回用，也存在二次污染和浪费等问题。采用酸性水为反萃剂时，由于同离子效应，反萃完成液中硼酸浓度更低，处理成本更高。而采用碱性水为反萃剂时，虽然该过程为不可逆反应，收率较高，但水解产物硼酸盐的溶解度也很低，反萃完成液浓度最高也只有3.2％(硼酸钠，20℃)，也需经过蒸发浓缩、冷却结晶才能得到最终产品，析晶后母液也存在二次污染和浪费等问题。

提升反萃温度理论上可提高反萃完成液中硼的最大浓度，但该体系下平衡常数和分配比反而降低，影响收率和浓度。同时，有机溶剂存在挥发性较大及闪点较低的问题，提高温度不仅增大了能耗，而且必须增加安全防范设施，增加了成本。

因此，如何在提高反萃完成液浓度和收率基础上，避免蒸发或冷却过程的高能耗并解决析晶母液二次污染的问题是反萃提硼过程中降低成本的关键。

发明内容

针对现有技术的反萃提硼过程存在的上述问题，本发明推出一种含硼原料液反萃析硼新方法，采用过量碱液反萃含硼有机相，将有机相中硼转化为高溶解度的中间产物偏硼酸钠，利用偏硼酸钠溶解度比硼酸和硼酸钠溶解度高5～10倍的特点，通过调节pH值转化为低溶解度硼砂结晶析出，并将析晶后母液补充固体碱和水后循环反萃含硼有机相，以降低能耗和成本，也避免二次污染的出现。

本发明涉及的一种含硼原料液反萃析硼方法，技术步骤包括萃取、反萃、析晶、补碱回用和产品制备。

S1、萃取

采用异辛醇与磺化煤油的混合物作为有机相萃取剂对含硼原料液进行萃取，将原料液中硼以酯化物的形式转移到有机相中，制备含硼有机相。所用有机相萃取剂为与水互溶损失小的含异辛醇的混合醇，混合比例为异辛醇︰磺化煤油＝1︰1。

S2、反萃

采用过量碱液作为反萃剂，将S1萃取步骤中得到的含硼有机相与反萃剂按10～50:1体积比充分混合搅拌，两相分离后得到反萃完成液和净化后有机相。所用过量碱液中碱摩尔含量为含硼有机相原料液中硼摩尔含量的1.2-5倍，所用过量碱液为氢氧化钠溶液。两相分离后得到的净化后有机相返回S1萃取步骤作为有机相萃取剂循环萃取含硼原料液。

S3、析晶

在搅拌条件下，通过加酸将S2反萃步骤中得到的反萃完成液pH值调节至9～10，有白色晶体析出，析晶步骤是在常温下操作。然后将析出的含有白色晶体的反萃完成液进行固液分离，得到白色硼砂晶体和析晶后母液。

S4、补碱回用

将S3析晶步骤中得到的析晶后母液补充固体碱和水后，返回S2反萃步骤作为过量碱液循环反萃含硼有机相。作为过量碱使用的补充固体碱和水后的析晶后母液的体积和所含碱摩尔含量与步骤S2中所用过量碱液的体积和碱摩尔含量一致。

S5、产品制备

将S3析晶步骤得到的白色硼砂晶体烘干，获取硼砂产品。

本发明有益效果如下：

1、采用了过量碱液进行反萃，反萃完成液中硼浓度较传统工艺提高5～10倍，所需反萃液体积也大大减少；而且常温下一级反萃收率近100％，避免了多级逆流操作，降低了生产成本。

2、调节反萃完成液pH值得到的白色晶体经烘干后即为硼砂产品，避免了蒸发浓缩或冷却结晶步骤，能耗大幅降低。

3、析晶后母液闭路循环使用，实现了萃取过程的“零排放”，无二次污染及浪费。

4、析晶得到的硼砂产品进一步加酸后可得到硼酸，工艺灵活，实用性强。

附图说明

图1为一种含硼原料液反萃析硼方法的流程示意图。

图中标记说明：

S1、萃取 S2、反萃

S3、析晶 S4、补碱回用

S5、产品制备

具体实施方式

通过实施例对本发明的技术方案进一步说明：

实施例一

常温下，取硼酸含量1.5％的原料液100ml，加入500ml混合醇作为萃取剂，混合醇为异辛醇与磺化煤油的混合物，混合比例为异辛醇︰磺化煤油＝1︰1，经多级逆流萃取后，得到含硼有机相。

常温下，将上述500ml含硼有机相倒入分液漏斗，并加入20ml、3M氢氧化钠溶液进行一级反萃取。分液后，得到净化后有机相和反萃完成液，其中净化后有机相可直接循环萃取原料液中硼酸，而反萃完成液进入下一步骤。

常温下，向反萃完成液中加入高浓度硫酸，调节pH值至10时即有大量白色硼砂晶体析出。固液分离后，析晶母液补加固体氢氧化钠和水至20ml、3M后，继续循环反萃含硼有机相。得到的白色硼砂晶体经30℃烘干后即为硼砂产品，纯度可达95％以上，单次收率96％以上。

实施例二

常温下，取硼酸含量2.5％的原料液100ml，加入500ml混合醇作为萃取剂，混合醇为异辛醇与磺化煤油的混合物，混合比例为异辛醇：磺化煤油＝1：1，经多级逆流萃取后，得到含硼有机相。

常温下，将上述500ml含硼有机相倒入分液漏斗，并加入10ml、5M氢氧化钠溶液进行一级反萃取。分液后，得到净化后有机相和反萃完成液，其中净化后有机相可直接循环萃取原料液中硼酸，而反萃完成液进入下一步骤。

常温下，向反萃完成液中加入盐酸，调节pH值至9.5时即有大量白色晶体析出。固液分离后，析晶母液补加固体氢氧化钠和水至10ml、5M后，继续循环反萃含硼有机相；得到的白硼砂色晶体经30℃烘干后即为硼砂产品，纯度可达95％以上，单次收率90％以上。

Claims (4)

1.一种含硼原料液反萃析硼方法，其特征在于：技术步骤包括萃取、反萃、析晶、补碱回用、产品制备；

S1、萃取，采用醇类有机相萃取剂对含硼酸原料液进行萃取，制备含硼有机相；

S2、反萃，将步骤S1中得到的含硼有机相与过量碱液按10～50:1体积比充分混合搅拌，两相分离后得到反萃完成液和净化后有机相；

S3、析晶，在搅拌条件下，通过加酸将S2步骤中得到的反萃完成液pH值调节至9～10，有白色晶体析出；将析出的含有白色晶体的反萃完成液进行固液分离，得到白色硼砂晶体和析晶后母液；

S4、补碱回用，将步骤S3中得到的析晶后母液补充固体碱和水后，返回步骤S2作为过量碱液循环反萃含硼有机相；

S5、产品制备，将步骤S3中得到的白色硼砂晶体烘干，制备硼砂产品；

所述步骤S1中，所用有机相萃取剂为与水互溶损失小的含异辛醇的混合醇；混合醇为异辛醇与磺化煤油的混合物，混合比例为异辛醇︰磺化煤油＝1:1；

所述步骤S2中，所用过量碱液中碱摩尔含量为原料液中硼摩尔含量的1.2-5倍；

所述步骤S2中两相分离后得到的净化后有机相返回步骤S1作为有机相萃取剂循环萃取含硼原料液。

2.如权利要求1所述的一种含硼原料液反萃析硼方法，其特征在于：所述过量碱液为氢氧化钠溶液。

3.如权利要求1所述的一种含硼原料液反萃析硼方法，其特征在于：所述S3析晶步骤是在常温下操作。

4.如权利要求1所述的一种含硼原料液反萃析硼方法，其特征在于：步骤S4中析晶后母液补充固体碱和水后返回步骤S2作为过量碱液循环反萃含硼有机相，所述作为过量碱使用的补充固体碱和水后的析晶后母液的体积和所含碱摩尔含量与步骤S2中所用过量碱液的体积和碱摩尔含量一致。