CN1315727C

CN1315727C - 石灰法分解钠硼解石矿粉制造硼酸钙

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Publication number: CN1315727C
Application number: CNB2004101004805A
Authority: CN
Inventors: 胡德生; 仲剑初; 王洪志
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: CN1654326A

Abstract

本发明提供了一种用石灰粉、消石灰或石灰乳分解钠硼解石矿粉制造硼酸钙的方法，该方法在常压下，反应温度＜50℃进行复分解反应，产物经压滤、洗涤、干燥，制得含B₂O₃40-42.5%、CaO24-30%和Na₂O＜0.5%的硼酸钙粉。硼酸钙中硼的产率≥80%，滤液部分返回反应罐，剩余全部回收利用其中的氧化硼和氧化钠。

Description

石灰法分解钠硼解石矿粉制造硼酸钙

技术领域本发明涉及一种用钠硼解石制造硼酸钙的方法。

背景技术钠硼解石(Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O)是制造硼砂、硼酸的重要原料，也可以直接用于玻璃工业与陶瓷工业。不过由于其中含有Na₂O，在无碱玻璃领域中的应用受到限制。

1991年意大利一家公司在申请的中国专利：91104633.X中，报导了一种在碱性介质中解聚钠硼解石的方法，用以生产硼酸钠和硼酸钙。该方法是用氢氧化钠碱解钠硼解石，其反应式为：

2[Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O]+0.5Na₂O＝2.5[Na₂O·2B₂O₃·10H₂O]

+4CaO·5B₂O₃·7H₂O

该技术的目的同时获得硼酸钠与硼酸钙，因此，钠的硼酸盐和钙的硼酸盐，硼的收率各自都为50％；而且该方法的反应条件比较苛刻，其反应温度需120-200℃，压力为2-16巴。

本发明的目的是采用石灰法分解钠硼解石矿粉，主要是制造硼酸钙，提高硼酸钙中硼的收率达到80％以上，同时，降低分解钠硼解石的反应条件。

发明内容本发明是用钠硼解石(Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O)矿粉为原料，以生石灰、熟石灰或石灰乳为分解剂，按钠硼解石中的Na₂O与石灰中CaO的摩尔比为Na₂O∶CaO＝1∶0.95-1.5，在固液比为2-7、常压下，温度＜50℃，PH≥11，搅拌反应2-8小时，产物经压滤、洗涤和干燥，制得含B₂O₃40-42.5％、CaO24-30％和Na₂O＜0.5％的硼酸钙产品。含有大量偏硼酸钠的反应液部分返回反应罐，部分送往回收工序，以回收其中的氧化硼和氧化钠。

滤液中含有NaBO₂，可制成NaBO₂·4H₂O出售；也可经过碳酸化，分离出硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)和含有少量硼砂的小苏打NaHCO₃副产品；还可送往以硼镁矿为原料，碳碱法生产硼砂的工厂，作为含硼的碱直接使用。

钠硼解石矿粉含B₂O₃37.5-42.0％，粒度为80-200目。粉体物料可直接使用，也可调成浆状后使用。硼酸钙产物的干燥，可用旋转闪蒸干燥机、流化床干燥机或中空浆叶搅拌式干燥机；干燥温度为100-180℃，时间小于3小时。本方法使硼酸钙中硼的产率≥80％。

本发明的原理是以生石灰、熟石灰或石灰乳分解钠硼解石，其反应式为：

Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O+CaO＝2 NaBO₂+CaO·B₂O₃·6H₂O ↓

+2 CaO·3B₂O₃·9H₂O↓+H₂O

CaO量较多时，也可能进一步发生下列反应：

2[Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O]+3 CaO+7H₂O＝4NaBO₂+5[CaO·B₂O₃·6H₂O]↓

+2CaO·3B₂O₃·9H₂O↓

反应产物经过压滤分离，滤饼用水洗涤及干燥后，即得到满足无碱玻璃所用的硼酸钙原料；滤液含偏硼酸钠，通过蒸发浓缩、结晶、可制出NaBO₂·4H₂O产品，也可直接用作碳碱法加工硼镁矿制造硼砂。

硼酸钙产品硼的产率可达到80％，而且反应条件温和。

生产工艺过程如下：(见附图1)

(1)分解反应：在分解反应设备中，首先加入的液体为钠硼解石量2-7倍硼钙滤饼的中浓度全部洗水和部分硼钙滤液，然后加入80-200目的钠硼解石矿粉；再加入按钠硼粉中Na₂O量，依CaO∶Na₂O＝0.95-1.5∶1(摩尔比)计算出的石灰粉(或消石灰或石灰乳)量，维持反应温度＜50℃，常压下搅拌反应2-8小时，控制反应终点pH＞11.

反应设备可用敞口式，也可以是有封头的罐体，但都应有搅拌装置。

(2)压滤与洗涤：分解反应后的料浆打入压滤机进行压滤，压力为0.3-0.6MPa。滤液搜集于滤液槽中。反应物料浆滤净后，用低(浓)度水洗滤饼，洗液流入中(浓)度水槽中，此水将全部用于反应罐配料。低度水洗滤饼之后，再用清水洗板框上的硼钙滤饼，清水量为钠硼粉量的1.5-2倍。此洗水搜集于低(浓)度水槽中，以备再次用来洗硼钙滤饼。洗涤后的滤饼用0.3-0.5 MPa的压缩空气吹水，待无水吹出时，即可将滤饼卸出。

(3)干燥：可用旋转闪蒸干燥机或流化床干燥机或中空浆叶搅拌式干燥机来干燥硼钙滤饼，干燥物料温度在100-180℃，干燥时间≤3小时，得到硼酸钙，产品含B₂O₃40-4.25％、CaO 24-30％和Na₂O＜0.5％。

(4)回收利用滤液中的偏硼酸钠，硼钙滤液含偏硼酸钠60-100g/l，它可用常用的蒸发、浓缩、冷却结晶、离心分离的方法制取偏硼酸钠NaBO₂·4H₂O，也可用已公开的专利技术制取硼砂，结晶后的硼砂母液(含Na₂CO₃ 17-21％左右)，用作硼镁矿制取硼砂的原料，或进一步加工成含硼砂的NaHCO₃固体产品出售。

本发明的特点：

1、制造硼酸钙的原料是含B₂O₃37.5-42.0％、粒度80-200目的钠硼解石矿粉，用石灰分解法制得；分解剂除用石灰粉外，还可用消石灰或石灰乳。

2、主产品硼酸钙中硼的产率高达80％以上，湿滤饼游离水量不到30％。

3复分解反应条件缓和，常压下分解温度＜50℃。

附图说明

图1为用石灰与钠硼解石矿粉分解制造硼酸钙的生产工艺示意图。

具体实施方式

实施例1

在一容积6m³带有搅拌的反应罐中，泵入中浓度洗液2m³，硼钙滤液1.7m³，开启搅拌，投入95％通过180目的钠硼解石矿粉1000kg(组成：B₂O₃ 37.85％、CaO 12.5％、Na₂O 6.7％)随后投入含CaO 70％的消石灰粉86.5kg，反应温度35℃，反应5小时，料液pH值降到12为止，停止反应，将料浆泵送至板框压滤机、保持机前压力0.4MPa，滤液流至滤液槽。待滤液滴尽后，用低浓度洗水2m³洗滤饼，洗液流至中浓度水槽中；然后用2m³清水洗滤饼，洗液流至低浓度水槽中，最后用0.4MPa的压缩空气吹干滤饼，至没有水滴滴出为止。从压滤机上卸下滤饼，可得到湿滤饼1300kg。湿滤饼送往干燥工序，采用中空浆叶搅拌式干燥机，物料温度135℃，停留时间1.5小时。得到硼酸钙产品740kg(含B₂O₃ 41.02％、CaO 25.07％、Na₂O 0.1％)。

从滤液槽中取出1.7m³滤液(含NaBO₂ 83.02g/l)送往偏硼酸钠回收工序处理。

实施例2

生产用设备基本同实例一。首先在化灰机中将63.3kg含CaO 92％的石灰用0.5m³中浓度洗液消化，过滤后的石灰乳在石灰乳罐中冷却备用。在反应罐中加入1.5m³中浓度洗液，1.7m³硼钙滤液，加入95％通过180目的钠硼解石矿粉1000kg(组成：B₂O₃ 38.67％、CaO 12.91％、Na₂O 6.50％)，随后将石灰乳罐中的石灰乳投入反应罐中，反应温度34℃，反应5小时，料液达到pH＝12，停止反应。将料浆进行压滤、洗涤操作条件同实例一，用压缩空气吹干后，卸出湿滤饼重1290kg。送入搅拌干燥机中干燥，干燥物料温度135℃，停留时间1小时15分钟，得到的硼酸钙产品762kg，产品组成B₂O₃ 41.02％、CaO 24.54％、Na₂O 0.02％。从滤液槽取出1.7m³滤液(滤液含NaBO₂80.98g/l)送往偏硼酸钠回收工序处理。

Claims

1、一种用石灰分解钠硼解石Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O制造硼酸钙的方法，其特征在于本方法是用钠硼解石矿粉为原料，以生石灰、熟石灰或石灰乳为分解剂，按钠硼解石中的Na₂O与石灰中CaO的摩尔比为Na₂O∶CaO＝1∶0.95-1.5，在固液比为2-7、常压下，温度＜50℃，pH≥11，搅拌反应2-8小时，产物经压滤、洗涤和干燥，制得含B₂O₃ 40-42.5％、CaO 24-30％和Na₂O＜0.5％的硼酸钙产品；含有大量偏硼酸钠的反应液部分返回反应罐，部分送往回收工序，以回收其中的氧化硼和氧化钠；钠硼解石矿粉直接使用或调成浆状后使用。

2、按照权利要求1所述的制造硼酸钙的方法，其特征在于被分解反应的钠硼解石矿粉含B₂O₃ 37.5-42.0％，粒度为80-200目。

3、按照权利要求1所述的制造硼酸钙的方法，其特征在于硼酸钙产物的干燥采用旋转闪蒸干燥机、流化床干燥机或中空浆叶搅拌式干燥机；干燥温度为100-180℃，时间小于3小时。