RU2045476C1

RU2045476C1 - Method of boric acid producing

Info

Publication number: RU2045476C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Алехин; О.Н. Баландин; В.М. Архипова; В.П. Гойзман; Н.А. Котова; А.А. Гурский; В.И. Завацкий; В.Я. Коноплицкий
Original assignee: Приморское производственное объединение "Бор"
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: method involves sulfuric acid decomposition of boron-containing raw, leaching chamber product with reusable solutions, A₂B₃ extraction from debalanced solutions by their treatment with calcined waste of datolite ore concentration or calcined limestone up to pH 10-12, washing slime with mother liquids of calcium borate, acidification of production liquid after leaching, crystallization of boric acid, drying, package. EFFECT: increased yield of product, simplified technology, decreased exhaust to environment. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения боропродуктов, в частности к технологии получения борной кислоты. The invention relates to methods for producing boron products, in particular to a technology for producing boric acid.

Известен способ получения борной кислоты из боросиликатного сырья, включающий сернокислотное разложение с выщелачиванием борной кислоты из камерного продукта оборотными растворами, нейтрализацию пульпы, противоточную отмывку шлама, извлечение бора из дебалансных растворов известковым молоком, подкисление продукционного раствора и выделение гипса, вакуум-кристаллизацию, пpомывку борной кислоты, сушку готового продукта. Недостатком известного способа является извлечение бора из дебалансных вод известковым молоком, приносящим в технологическую схему, наряду с окисью кальция, дополнительную воду ≈ 2 м³/т Н₃ВО₃. Это увеличивает дебаланс, ограничивает возможности технологической схемы по вводу технической воды на отмывку шламов от остатков В₂О₃ и предопределяет низкий выход продукта 0,280 т Н₃ВО₃ с 1 т 17,5% по В₂О₃ датолитового концентрата. Необходимость узла получения известкового молока требует материальных, энергетических и трудовых затрат. Кроме того, существующий способ не предусматривает использование отходов в производстве, которые выбрасываются в окружающую среду, ухудшая экологию.A known method of producing boric acid from borosilicate raw materials, including sulfuric acid decomposition with leaching of boric acid from the chamber product with reverse solutions, pulp neutralization, counterflow washing of sludge, boron extraction from unbalanced solutions with milk of lime, acidification of the production solution and separation of gypsum, vacuum crystallization with boron, acid drying the finished product. The disadvantage of this method is the extraction of boron from unbalanced water with milk of lime, bringing in the technological scheme, along with calcium oxide, additional water ≈ 2 m ³ / t N ₃ VO ₃ . This increases the unbalance, limits the possibilities of the technological scheme for introducing industrial water for washing sludge from residues В ₂ О ₃ and determines the low yield of the product 0.280 t Н ₃ ВО ₃ from 1 t 17.5% В ₂ О _{3 of a} datolite concentrate. The need for a node for producing milk of lime requires material, energy and labor costs. In addition, the existing method does not provide for the use of waste in production that is released into the environment, worsening the environment.

Целью изобретения является повышение выхода продукта, упрощение технологии борной кислоты, сокращение выбросов отходов обогатительных фабрик и известняка путем использования их в производстве борной кислоты. The aim of the invention is to increase the yield of the product, simplifying the technology of boric acid, reducing waste emissions from processing plants and limestone by using them in the production of boric acid.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем сернокислотное разложение борсодержащего сырья, выщелачивание камерного продукта оборотными растворами, извлечение В₂О₃ из дебалансных растворов, отмывки шламов маточными растворами бората кальция, извлечение бора из дебалансных растворов осуществляется не специально приготовленным на основе прокаленных известняков известковым молоком, а сухими прокаленными реагентами отходами обогащения датолитовых руд или известняком до рН 10-12.This goal is achieved by the fact that in a method that includes sulfuric acid decomposition of boron-containing raw materials, leaching of the chamber product with circulating solutions, extraction of B ₂ O ₃ from unbalanced solutions, sludge washing with mother solutions of calcium borate, boron is extracted from unbalanced solutions not specially prepared on the basis of calcined limestones milk of lime, and dry calcined reagents waste of enrichment of datolite ores or limestone to pH 10-12.

Предлагаемые реагенты имеют следующий химический состав,
отходы обогащения датолитовых руд B₂O₃ 2,5-4 SiO₂ 43-45 CaO 20-30 Fe₂O₃ 3-11 MgO 0,5-1,0 MnO 0,5-1,0 Al₂O₃ 2-3 CaCO₃ 20-35
известняк CaO 52-55 SiO₂ 0,3-0,6 Fe₂O₃ 0,01-0,4 MgO 0,1-1,8 MnO 0,02-0,06 Al₂O₃ 0,2-0,5 CaCO₃ 93-98
Существенными признаками технического решения пpизнаются те, которые влияют на достигаемый технический результат. Существенными отличительными признаками данного технического решения являются извлечение бора из дебалансных растворов прокаленными реагентами отходами обогащения датолитовых руд или известняком до рН 10-12.The proposed reagents have the following chemical composition,
enrichment waste from datolithic ores B ₂ O ₃ 2.5-4 SiO ₂ 43-45 CaO 20-30 Fe ₂ O ₃ 3-11 MgO 0.5-1.0 MnO 0.5-1.0 Al ₂ O ₃ 2 -3 CaCO ₃ 20-35
limestone CaO 52-55 SiO ₂ 0.3-0.6 Fe ₂ O ₃ 0.01-0.4 MgO 0.1-1.8 MnO 0.02-0.06 Al ₂ O ₃ 0.2-0 5 CaCO ₃ 93-98
The essential features of a technical solution are those that affect the technical result achieved. The salient features of this technical solution are the extraction of boron from unbalanced solutions by calcined reagents from the waste from the processing of datolite ores or limestone to pH 10-12.

При переработке дебалансных растворов прокаленными реагентами (отходами обогащения датолитовых руд или известняком) происходит извлечение бора из растворов до содержаний 0,05 0,30% Растворы с такой концентрацией пригодны для отмывки шламов в борнокислотной технологии. Замена известкового молока, используемого в борнокислотной технологии в настоящее время, на прокаленные отходы обогащения датолитовых руд или прокаленный известняк приводит к сокращению образующихся маточных растворов бората кальция и дает возможность ввести на отмывку шламов эквивалентное количество технической воды, что приводит к повышению выхода продукта. Кроме того, при этом исключаются целые пределы технологической схемы, связанные с приготовлением известкового молока. Совмещение операции загаски извести (или отходов обогащения датолитовых руд) и утилизации бора из раствора в борат кальция позволит существенно упростить технологию получения борной кислоты, сократить трудо- и материалозатраты. During the processing of unbalanced solutions with calcined reagents (waste from the enrichment of datolite ores or limestone), boron is extracted from the solutions to the contents of 0.05-0.30%. Solutions with this concentration are suitable for washing sludges in boric acid technology. Replacing the milk of lime currently used in boric acid technology with calcined waste from the processing of datolithic ores or calcined limestone leads to a reduction in the resulting mother liquor of calcium borate and makes it possible to introduce an equivalent amount of industrial water into the sludge to be washed, which leads to an increase in the yield of the product. In addition, this excludes the whole limits of the technological scheme associated with the preparation of milk of lime. Combining the operation of charging lime (or waste from the processing of datolithic ores) and utilizing boron from a solution into calcium borate will significantly simplify the technology for producing boric acid, and reduce labor and material costs.

Предлагаемый способ является промышленно применимым, так как может быть использовано в технологии получения борной кислоты с использованием прокаленных отходов обогащения датолитовых руд или прокаленного известняка. The proposed method is industrially applicable, as it can be used in the technology for producing boric acid using calcined waste from the processing of datolite ores or calcined limestone.

Предложенный способ получения борной кислоты осуществляется следующим образом. Датолитовый концентрат разлагают в суперкамере концентрированной серной кислотой. Продукт разложения, так называемый камерный продукт, разбавляют оборотными растворами и направляют на стадию выщелачивания борной кислоты с нейтрализацией остаточной кислотности. Дебалансный раствор с концентрацией 1,5-3,0% В₂О₃ подают на стадию осаждения В₂О₃, где происходит обработка борсодержащих растворов прокаленными реагентами отходами обогащения датолитовых руд или известняком, которые вводятся до достижения величины рН 10-12. После контакта в течение 15-60 мин твердую часть отделяют и направляют на выделение В₂О₃ серной кислотой на стадию выщелачивания или на отдельный узел. Обезборенный раствор, имеющий в своем составе не более 0,05-0,30% остаточного оксида бора, подают в смеси с технической водой на промывную фильтрацию на отмывку шламов. После выщелачивания борной кислоты из камерного продукта продукционный раствор, содержащий 5,0-7,0% В₂О₃, направляют на подкисление и кристаллизацию борной кислоты. Кристаллы борной кислоты отделяют от маточного раствора, сушат, упаковывают. Выход продукта составляет 0,302-0,304 т/т 17,5% по В₂О₃ датолитового концентрата. Качество борной кислоты соответствует ГОСТ 18704-78.The proposed method for producing boric acid is as follows. The datolite concentrate is decomposed in a super chamber with concentrated sulfuric acid. The decomposition product, the so-called chamber product, is diluted with circulating solutions and sent to the leaching stage of boric acid with neutralization of residual acidity. An unbalanced solution with a concentration of 1.5-3.0% B ₂ O _{3 is} fed to the B ₂ O ₃ precipitation stage, where the boron-containing solutions are treated with calcined reagents for the treatment of datolite ore or limestone, which are introduced until a pH of 10-12 is reached. After contact for 15-60 minutes, the solid part is separated and sent to the allocation of ₂ About ₃ sulfuric acid to the leaching stage or to a separate node. A demineralized solution, having in its composition no more than 0.05-0.30% of residual boron oxide, is fed into a mixture with industrial water for washing filtration to wash sludge. After leaching of boric acid from the chamber product, a production solution containing 5.0-7.0% B ₂ O ₃ is sent to the acidification and crystallization of boric acid. Boric acid crystals are separated from the mother liquor, dried, packaged. The product yield is 0.302-0.304 t / t 17.5% of B ₂ O ₃ datolite concentrate. The quality of boric acid corresponds to GOST 18704-78.

Примеры осуществления процесса приведены в табл.1. Examples of the process are given in table 1.

П р и м е р 3^* (прокаленные отходы обогащения датолитовых руд). В 97,5 м³ дебалансных растворов борной кислоты с концентрацией 2,0% В₂О₃ вводят 8 т прокаленных отходов обогащения датолитовых руд до величины рН 11,0. После контакта 94 м³ обезборенного раствора, содержащего 0,18% В₂О₃, отделяют от выпавшего пром.продукта, смешивают с 46 м³ свежей технической воды и направляют на отмывку шлама. 11,5 т влажного пром.продукта направляют на стадию нейтрализации. Выход борной кислоты составляет 0,304 т/т 17,5%-ного по В₂О₃ датолитового концентрата. Качество продукта соответствует ГОСТ 18704-78.PRI me R 3 ^* (calcined waste enrichment of datolithic ores). In 97.5 m ³ unbalanced solutions of boric acid with a concentration of 2.0% In ₂ About ₃ enter 8 tons of calcined waste enrichment of datolithic ores to a pH value of 11.0. After contact, 94 m ^{3 of an} aborted solution containing 0.18% B ₂ O ₃ is separated from the precipitated industrial product, mixed with 46 m ^{3 of} fresh industrial water and sent to wash the sludge. 11.5 tons of wet industrial product are sent to the neutralization stage. The yield of boric acid is 0.304 t / t of 17.5% in В ₂ О ₃ datolite concentrate. Product quality complies with GOST 18704-78.

П р и м е р 7^* (прокаленный известняк). В 97,5 м³ дебалансных растворов борной кислоты с концентрацией 2,0% В₂О₃ вводят 2,15 т прокаленного известняка. После контакта 80,15 м³ обезборенного раствора, содержащего 0,05 В₂О₃, отделяют от выпавшего пром.продукта, смешивают с 49,85 м³ свежей технической воды и направляют на отмывку шлама. 19,5 т влажного пpом.продукта направляют на стадию нейтрализации. Выход борной кислоты составляет 0,302 т/т 17,5%-ного по В₂О₃ датолитового концентрата. Качество борной кислоты соответствует ГОСТ 18704-78.PRI me R 7 ^* (calcined limestone). In 97.5 m ³ unbalanced solutions of boric acid with a concentration of 2.0% In ₂ About ₃ enter 2.15 tons of calcined limestone. After contact, 80.15 m ^{3 of the} de-treated solution containing 0.05 V ₂ O ₃ is separated from the precipitated industrial product, mixed with 49.85 m ^{3 of} fresh industrial water and sent to wash the sludge. 19.5 tons of wet by-product are sent to the neutralization stage. The output of boric acid is 0.302 t / t of 17.5% in ₂ O ₃ datolite concentrate. The quality of boric acid corresponds to GOST 18704-78.

Опыты 1-5 вводились прокаленные отходы обогащения датолитовых руд. Experiments 1-5 were introduced calcined waste enrichment of datolithic ores.

Опыты 6-10 вводился прокаленный известняк. Experiments 6-10, calcined limestone was introduced.

Данные опытов 1-5 показывают, что при извлечении В₂О₃ из дебалансных растворов с использованием прокаленных отходов обогащения датолитовых руд остаточное содержание оксида бора составляет 0,05-0,30% Оптимальный рН контакта составляет 10-12 единиц. Ввиду того, что отходы обогащения датолитовых руд помимо кальцита содержат полезный компонент оксид бора (до 2,5-4,0 ), при нейтрализации остаточной кислотности камерного продукта образовавшимся пром.продуктом совместно с утилизированным В₂О₃ выделяется и привнесенный с реагентом. Суммарный выход продукта повышается до 0,304 т Н₃ВО₃/т 17,5%-ного по В₂О₃ датолитового концентрата. Снижение рН контакта ниже величины 10,0, например до 9,5, приводит к увеличению остаточного содержания В₂О₃ в дебалансном растворе сверх 0,30% Увеличение же рН сверх величины 12,0, например до 12,4, позволяет снизить содержание В₂О₃ в процессе контакта до 0,04% Однако это приводит к дополнительной шламовой нагрузке.The data of experiments 1-5 show that when B ₂ O _{3 is} extracted from unbalanced solutions using calcined waste from ore processing of datolite ores, the residual content of boron oxide is 0.05-0.30%. The optimal contact pH is 10-12 units. Due to the fact that the waste from the processing of datolithic ores, in addition to calcite, contains a useful component boron oxide (up to 2.5-4.0), neutralizing the residual acidity of the chamber product with the formed industrial product together with the utilized В ₂ О ₃ is also released with the reagent. The total yield of the product rises to 0.304 t N ₃ VO ₃ / t 17.5% of V ₂ O ₃ datolite concentrate. A decrease in the pH of the contact below 10.0, for example, to 9.5, leads to an increase in the residual content of B ₂ O ₃ in the unbalanced solution in excess of 0.30%. An increase in the pH above 12.0, for example, to 12.4, allows the content In ₂ About ₃ in the process of contact up to 0.04%, however, this leads to additional sludge load.

Данные опытов 6-10 с использованием на стадии извлечения В₂О₃ из дебалансных растворов прокаленного известняка показывают, что наиболее оптимальная область рН контакта находится в пределах 10-12. В указанной области рН остаточное содержание В₂О₃ в дебалансном растворе составляет 0,05-0,30% В₂О₃. Снижение рН контакта дебалансного раствора с прокаленным известняком ниже величины 10, например до 9,5, приводит к увеличению содержания остаточного В₂О₃ сверх 0,30% Увеличение рН контакта сверх 12,0, например 12,4, приводит к увеличению шламовой нагрузки.The data of experiments 6-10 using at the stage of extraction of B ₂ O ₃ from unbalanced solutions of calcined limestone show that the most optimal contact pH range is in the range of 10-12. In this pH range, the residual content of B ₂ O ₃ in the unbalanced solution is 0.05-0.30% of B ₂ O ₃ . A decrease in the pH of the contact of an unbalanced solution with calcined limestone below 10, for example, to 9.5, leads to an increase in the content of residual B ₂ O _{3 in} excess of 0.30%. An increase in the pH of the contact in excess of 12.0, for example 12.4, leads to an increase in sludge load. .

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества (отраженные в табл.2.). The proposed technical solution in comparison with the prototype has the following advantages (reflected in table 2.).

Таким образом, существенные признаки изобретения позволят обеспечить следующий результат:
увеличить выход продукта на 0,016 0,018 т Н₃ВО₃ с 1 т 17,5% по В₂О₃ датолитового концентрата;
ликвидировать узел приготовления известкового молока;
снизить расход свежей технической воды в производстве на 0,95 т/1 т известкового молока;
сократить трудозатраты и количество выбросов отходов в окружающую среду на 100-150 тыс.т. в год.Thus, the essential features of the invention will provide the following result:
to increase the yield of the product by 0.016 0.018 t of H ₃ VO ₃ from 1 t of 17.5% of V ₂ O _{3 of a} datolite concentrate;
eliminate the lime milk preparation unit;
reduce the consumption of fresh industrial water in production by 0.95 t / 1 t of milk of lime;
reduce labor costs and the amount of waste emissions into the environment by 100-150 thousand tons in year.

Claims

METHOD FOR PRODUCING BORIC ACID by sulfuric acid decomposition of boron-containing raw materials with leaching of the chamber product by circulating solutions, boron extraction from unbalanced solutions, sludge washing with mother solutions of calcium borate, characterized in that boron is extracted from unbalanced solutions by treating them with calcined rudite and calcined waste products to pH 10 12.