PL163138B1 - Sposób wytwarzania kwasu borowego przez rozkład kwasem solnym rudy borowo-sodowo-wapnlowej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania kwasu borowego przez rozkład kwasem solnym rudy borowosodowo-wapniowej w podwyższonej temperaturze, znamienny tym, że proces rozkładu rudy, prowadzony jest stężonym kwasem solnym o zawartości powyżej 20% HC1 przy kontrolowanej, zmiennej w czasie kwasowości zawiesiny tak, że w pierwszym zasadniczym etapie procesu rozkładu pH zawiesiny nie przekracza 1,5 i korzystnie mieści się w przedziale 0,5-1,0, a w końcowym etapie procesu pH jest utrzymywane w granicach 1,5-4,0, korzystnie 2,0-2,5 przez dodanie do zawiesiny drobno zmielonej rudy, natomiast roztwór pokrystaliczny, stanowiący odpad technologiczny, po ewentualnym zatężeniu neutralizuje się stałym węglanem lub wodorotlenkiem metalu alkalicznego utrzymując pH zawiesiny w granicach 5,0-7,0, korzystnie 6,5-6,8.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania krystalicznego kwasu borowego przez rozkład kwasem solnym uleksytu chilijskiego, rudy borowo -sodowo —wapniowej o wzorze Na2O.2CaO.BBOO... 16H^0 zanieczyszczonej związkami magnezu, krzemu i żelaza.

Kwas borowy otrzymuje się zwykle z rudy borowo-wapniowej przez rozkład kwasem siarkowym zgodnie z reakcją:

2CaO. 3B20₃.5H20 ♦ H-50. ♦ 2H,^0 = 2CaSO_Ą ♦ 6H₃B0₃ Proces prowadzony jest w wysokiej temperaturze przy niewielkim nadmiarze kwasu siarkowego. Zawiesina poreakcyjna poddawana jest operacji oddzielania na gorąco wytrąconego gipsu a klarowny filtrat procesowi krystalizacji kwasu borowego. Ługi pokrystaliczne zawraca się do procesu rozkładu rudy.

W przypadku zastosowania rudy borowo-sodowo-wapniowej /uleksytu/ i kwasu siarkowego proces rozkładu przebiega zgodnie z reakcją:

Na₂0.2Ca0.5B203.16H„0*3H2S0₄ = 2CaS04+10H3B03+Na2S04*4H-0 ^Realⁱzacja procesu wo^fec nadmiaru ^kwasu siarkowego ^powoduje pows^wanie następujących utrudnień technologicznych:

- roztwór uzyskany po rozkładzie, obok kwasu borowego zawiera również siarczan sodowy, który w czasie krystalizacji zanieczyszcza produkt,

- w wyniku oziębienia roztworu wytworzonego podczas rozkładu powstaje zawiesina kryształów kwasu borowego w formie błyszczących płatków o wyraźnie żółtym odcieniu, zawiesina ta słabo sedymentuje i posiada złe włas ności filtracyjne.

Prowadzenie procesu rozkładu uleksytu przy niedomiarze kwasu siarkowego pozwala na uniknięcie tych utrudnień kosztem jednak pewnego obniżenia wydajności surowcowej, określanej procentową wartością ilości ^R2°3' która przeszła do roztworu w stosunku do początkowej ilości zawartej w rudzie. Reakcja rozkładu przebiega w tym przypadku według równania:

Na ₍,0.2Ca0.5B-0-.16H , 0 + 2H„SO, = 2CaS0. + 6H-B0„ + Na«B.0- + 9H.0 2 2 2 2 Η M 33 Z η I 2

Zawiesina poreakcyjna o kwasowości pH około 6 zawiera wytrącony siar163 138 czan wapnia o roztworze kwasu borowego 1 czteroboranu sodowego. Roztwór po oddzieleniu osadu siarczanu poddaje się procesowi wymiany jonowej z zastosowaniem katlonitu slabokwaśnego. Wyciek z kolumny po korekcji pH poddawany jest operacji krystalizacji. Wytworzoną zawiesinę kryształów kwasu borowego rozdziela się. Ługi pokrystaliczne po przepuszczeniu przez złoże katlonitu silnie kwaśnego, w celu obniżenie stężenia jonów sodu, zawracane są do procesu rozkładu.

W miejsce kwasu siarkowego można stosować inne kwasy mineralne między innymi także kwas solny. Proces przebiega wtedy zgodnie z reakcją:

Na₂.2Ca0.5B₂0₅.16H₂0*6HC1 = 2NaCl*2CaCl₂+10H3BO.*4H₂0 Proces przebiega znacznie szybciej aniżeli w przypadku zastosowania kwasu siarkowego ponieważ produktami reakcji są dobrze rozpuszczalne sole. Fazę stałą w zawiesinie poreakcyjnej stanowią związki krzemu i wapnia wchodzące w skład zanieczyszczeń rudy oraz pewna ilość nierozłożonycb połączeń boru. Podobnie jak w przypadku stosowania kwasu siarkowego także w tej wersji procesu kwasowość zawiesiny ma wpływ na jakość uzyskiwanego kwasu borowego i stopień przejścia B20_do roztworu. Przy zastosowaniu nadmiaru kwasu uzyskuje się zwykle 99% wydajność przejścia B_0_ do roztworu, ale w miarę obniżania się ilości dodanego kwasu, czyli niższej kwasowości zawiesiny, uzyskuje się niższą wydajność B2O3. Zwykle jest to jednak konieczne w celu uzyskanie krystalicznego kwasu borowego o wymaganej jakości 1 dobrych własnościach filtracyjnych.

Podstawową wadą tej metody jest jednak powstanie znacznych strat związków boru w przeliczeniu na B203, które odprowadza się z instalacji w roztworze pokrystalicznym będącym mieszaniną chlorków sodu i wapnia. Roztwór ten z uwagi na znaczną zawartość jonów wapnia i sodu nie może być zawracany do procesu ani oczyszczany na jonitach i stanowi odpad technologiczny. Z tego powodu prowadząc proces rozkładu rudy borowej kwasem solnym, w warunkach parametralnych, zbliżonych do procesu z udziałem kwasu siarkowego, uzyskuje się niskie wydajności surowcowe B203 rzędu 50-70%, w przeliczeniu na B„0„zawartego w produkcie.

Sposób wytwarzania kwasu borowego według wynalazku przez rozkład kwasem solnym rudy borowo-sodowo-wapniowej w podwyższonej temperaturze charakteryzuje się tym, że jest prowadzony stężonym kwasem solnym o zawartości powyżej 20% HC1 przy kontrolowanej, zmiennej w czasie kwasowości zawiesiny tak, że w pierwszym zasadniczym etapie procesu rozkładu pH zawiesiny nie przekracza wartości 1,5, korzystnie w przedziale 0,5 - 1,0, a w końcowym etapie procesu pH jest utrzymywane w granicach 1,5 - 4,0, korzystnie 2,0 - 2,5, poprzez dodanie do zawiesiny drobno zmielonej rudy. Roztwór pokrystaliczny, stanowiący odpad technologiczny, po ewentualnym zatężeniu neutralizuje się stałym węglanem lub wodorotlenkiem metalu alkalicznego utrzymując pH zawiesiny w przedziale 5,0 - 7,0, korzystnie 6,5 6,8. Ponadto wytrącony w procesie neutralizacji osad wraz z roztworem pokrystalicznym z węzła rekrystalizacji kwasu borowego zawraca się bezpośrednio do procesu rozkładu rudy.

Prowadząc proces technologiczny według wynalazku uzyskuje się produkt z łączną wydajnością surowcową B20g rzędu 80-90%. Zastosowanie w procesie rozkładu dwóch, kolejno postępujących po sobie, zakresów kwasowości zawiesiny pozwala uzyskiwać wysoki stopień przejścia ®2θ3^{ζ r}u*y do roztworu przy jednoczesnym ograniczeniu przejścia do roztworu zanieczyszczeń rudy. Dzięki temu otrzymywany krystaliczny kwas borowy posiada dobre własności filtracyjne i po oczyszczeniu kwasu przez rekrystalizację uzyskuje się produkt o wysokiej czystości. Natomiast neutralizacja roztworu odpadowego pozwala obniżyć straty związków boru poprzez wykorzystanie niższej rozpuszczalności B₂o> w postaci czteroboranu sodu niż w postaci kwasu borowego. Dodatkowo stosowanie stałego czynnika neutralizującego nie powoduje znacznego zwiększenia strumienia masowego roztworu odpadowego.

Przykład. Do zawiesiny rudy borowej w mieszaninie roztworu

163 138 pokrystelicznego z węzła rekrystalizacji oraz popłuczek, po ogrzaniu do temperatury 90-95°C, przy stałym mieszaniu wprowadzono kontrolowaną ilość stężonego kwasu solnego do uzyskania stabilnej kwasowości zawiesiny odpowiadającej wartością pH = 0,5 - 1,0. W końcowym etapie procesu obniżano kwasowość zawiesiny, poprzez dodawanie drobno zmielonej rudy borowej, do uzyskania stałej wartości pH w przedziale 2,0 - 2,5. Zawiesinę w warunkach izotermicznych rozdzielano. Pozostałość nierozłożonej rudy zawierała poniżej 1% ^B2°3* Q°rący roztwór chłodzono w celu krystalizacji kwasu borowego, który po oddzieleniu oczyszczano przez rekrystalizację z zastosowaniem wody głęboko oczyszczonej. Roztwór pokrystaliczny będący mieszaniną chlorków sodu i wapnia oraz kwasu borowego neutralizowano w niskiej temperaturze stałym węglanem sodu do uzyskania pH “ 6,5 - 6,8. Wytrącony osad, będący mieszaniną związków boru, wapnia i sodu, po oddzieleniu od zawiesiny dodawano do strumienia rudy borowej wprowadzonej do procesu rozkładu. Dodatkowo istnieje możliwość dalszego obniżenia strat B^O. w roztworze odpadowym poprzez jego zatężenie przed operacją neutralizacji.

Roztwór po neutralizacji i oddzieleniu osadu stanowił surowiec do produkcji stałego chlorku wapnia względnie węglanu wapnia o własnościach wypełniacza.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania kwasu borowego przez rozkład kwasem solnym rudy borowo-sodowo-wapniowej w podwyższonej temperaturze, znamienny tym, że proces rozkładu rudy, prowadzony jest stężonym kwasem solnym o zawartości powyżej 20% HCL przy kontrolowanej, zmiennej w czasie kwasowości zawiesiny tak, że w pierwszym zasadniczym etapie procesu rozkładu pH zawiesiny nie przekracza 1,5 i korzystnie mieści się w przedziale 0,5 1,0, a w końcowym etapie procesu pH jest utrzymywane w granicach 1,5 4,0, korzystnie 2,0 - 2,5 przez dodanie do zawiesiny drobno zmielonej rudy, natomiast roztwór pokrystaliczny, stanowiący odpad technologiczny, po ewentualnym zatężeniu neutralizuje się stałym węglanem lub wodorotlenkiem metalu alkalicznego utrzymując pH zawiesiny w granicach 5,0 - 7,0, korzystnie 6,5 - 6,8.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytrącony w procesie neutralizacji osad wraz z roztworem pokrystalicznym z węzła rekrystalizacji kwasu borowego zawraca się bezpośrednio do procesu rozkładu rudy borowej.