本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及硼酸的規(guī)?；a(chǎn)方法，具體涉及一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法。

背景技術(shù)：

鈉硼解石是硼酸鹽礦物，它產(chǎn)在干旱地區(qū)，是沉積物和火山碎屑中的硼被水沖刷分解出來(lái)后形成的。鈉硼解石的晶體是無(wú)色透明的，具有玻璃狀的光澤。其純品的化學(xué)式為NaCa[B₃B₂O₇(OH)₄]·6H₂O，理論組成約為：Na₂O 7.65％，CaO 13.85％，B₂O₃ 42.95％，H₂O 35.55％。微觀狀態(tài)下呈三斜晶系，a0＝0.881nm，b0＝1.286nm，c0＝0.668nm，α＝90°15'，β＝109°10'，γ＝105°05'；Z＝2。

天然狀態(tài)下鈉硼解石礦普遍以晶體的集合體狀態(tài)存在，除了鈉硼解石之外，還混有其他礦物成分，常與石鹽、芒硝、石膏、天然堿、鈉硝石以及硼砂、柱硼鎂石、水方硼石、庫(kù)水硼鎂石、板硼鈣石等共生，從而形成不同的色澤和晶形。

硼酸是一種一種重要的工業(yè)原料，廣泛用于玻璃、搪瓷、陶瓷、醫(yī)藥、冶金、皮革、染料、農(nóng)藥、肥料、紡織等工業(yè)?，F(xiàn)有技術(shù)中硼酸的制備方法主要包括以下幾類，

1、硼砂硫酸中和法：將硼砂濾去雜質(zhì)，放入酸解罐，于90℃時(shí)加入當(dāng)量硫酸，使溶液在pH2～3時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完成液經(jīng)冷卻、結(jié)晶、分離、干燥后制得硼酸成品。反應(yīng)原理：Na₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O→4H₃BO₃+Na₂SO₄

2、碳氨法：將焙燒后的硼礦粉與碳酸氫銨混合，在浸取釜內(nèi)加熱物料至140℃、壓力1.5～2.0Mpa反應(yīng)4h左右，放出剩余氣體，經(jīng)吸氨塔將氨回收，當(dāng)溫度降至110℃時(shí)即可放料。經(jīng)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾洗滌后，排除廢渣，溶液送入蒸氨塔進(jìn)行脫氨，可回收氨水。當(dāng)蒸至氨硼比低于0.04(摩爾比)時(shí)再經(jīng)濃縮、冷卻、結(jié)晶、分離、干燥后，制得硼酸產(chǎn)品。

反應(yīng)原理：2MgO·B₂O₃+2NH₄HCO₃+H₂O→2(NH₄)H₂BO₃+2MgCO₃(NH₄)H₂BO₃→H₃BO₃+NH₃

3、鹽酸法：將硼礦粉用母液和水調(diào)配至適當(dāng)濃度后，送入酸解罐，徐徐加入鹽酸到指定的酸量后，攪拌一定時(shí)間，再升溫至95～100℃，反應(yīng)2h，然后過(guò)濾，棄去濾渣，濾液經(jīng)冷卻、結(jié)晶、離心分離、水洗、干燥、包裝，制得硼酸產(chǎn)品。

反應(yīng)原理：2MgO+B₂O₃+4HCl+H₂O→2H₃BO₃+2MgCl₂

4、井鹽鹵水鹽酸法：由含硼鹵水與鹽酸一起蒸煮，再經(jīng)脫水、冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥，制得硼酸成品。重結(jié)晶法將工業(yè)硼酸溶于蒸餾水中，經(jīng)除雜，提純，過(guò)濾，結(jié)晶，離心分離，干燥。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中硼酸的制備方法、尤其是硼酸的規(guī)?；苽浞椒ㄆ毡橐耘鸸杷猁}礦物、硼鋁硅酸鹽礦物和硼酸鹽礦物為原料，盡管有少量研究旨在開(kāi)發(fā)以鈉硼解石礦為原料的硼酸生產(chǎn)方法，但其工藝水平較為低下，在產(chǎn)物純度、收率、工藝長(zhǎng)度等方面扔不理想，此外，由于鈉硼解石礦成分多變，雜質(zhì)含量較高，而現(xiàn)有技術(shù)的制備方法缺乏普適性，因此需要針對(duì)不同批次礦物的具體成分做工藝微調(diào)，從而影響了制備效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)缺陷，提供一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法制備效率較低。

本發(fā)明要解決的再一技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法產(chǎn)物收率較低。

本發(fā)明要解決的又一技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法需要根據(jù)礦物具體成分調(diào)整工藝條件。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟：

1)取粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合，在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)；

2)固液分離取上清液；

3)將步驟2)所述上清液冷卻結(jié)晶；

4)固液分離取沉淀；

5)取步驟4)所述沉淀物，干燥，即得到硼酸產(chǎn)物。

作為優(yōu)選，步驟1)所述的反應(yīng)溫度為100℃。

作為優(yōu)選，步驟1)中在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)完全再執(zhí)行步驟2)。

作為優(yōu)選，步驟1)中反應(yīng)時(shí)間為8～10h。

作為優(yōu)選，步驟1)中反應(yīng)過(guò)程中，粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合物處于攪拌狀態(tài)。

作為優(yōu)選，步驟2)所述的固液分離是利用板框過(guò)濾器過(guò)濾。

作為優(yōu)選，步驟3)所述冷卻結(jié)晶的過(guò)程中調(diào)整pH使溶液pH自始至終的變化范圍不超過(guò)0.5。

作為優(yōu)選，步驟4)獲得沉淀物后，先對(duì)沉淀物進(jìn)行水洗，而后再對(duì)沉淀物進(jìn)行干燥。

作為優(yōu)選，還包括步驟6)：收集步驟4)水洗后的洗液，對(duì)其重新執(zhí)行步驟2)～步驟5)。

作為優(yōu)選，步驟5)所述的干燥是利用盤式干燥機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

在以上技術(shù)方案中，步驟1)中濃硫酸與鈉硼解石礦粉末應(yīng)當(dāng)盡可能充分接觸、并盡可能充分反應(yīng)。步驟2)中的固液分離步驟主要用于去除礦物中帶有的CaSO₄·2H₂O、CaSO₄·MgSO₄復(fù)合鹽及泥沙等，在固液分離取上清的基礎(chǔ)上還可以對(duì)沉淀物進(jìn)行洗滌，并將洗液返回至上清液中從而盡可能降低硼的損耗。步驟3)中的冷卻結(jié)晶步驟用于析出硼酸粗產(chǎn)物，過(guò)程中觀察其在不同溫度下pH值變化，適當(dāng)調(diào)整pH，有助于使產(chǎn)品的顆粒度、凈白度得到更好的控制。步驟4)的固液分離步驟用于收集固態(tài)的硼酸粗產(chǎn)物，水洗粗產(chǎn)物并將洗液返回至第一道工序有助于提升收率。步驟5)采用盤式干燥機(jī)干燥硼酸具有較高的干燥效率。本發(fā)明根據(jù)鈉硼解石礦的成分特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了具有較高產(chǎn)率的硼酸制備方法，該方法操作簡(jiǎn)便，成品純度高，且無(wú)需根據(jù)雜質(zhì)種類、含量調(diào)整工藝條件，尤其適合萬(wàn)噸級(jí)以上的規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。為了避免過(guò)多不必要的細(xì)節(jié)，在以下實(shí)施例中對(duì)屬于公知的結(jié)構(gòu)或功能將不進(jìn)行詳細(xì)描述。除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。

實(shí)施例1

1、鈉硼解石礦原料成分分析

鈉硼解石礦呈粉末狀，檢測(cè)其成分含量如下：B₂O₃ 32.94％，CaO 12.67％，MgO 1.03％，Cl 5.22％，水分16.73％。

其中酸不溶物含量為4％，以推理計(jì)算礦物大致組成如下：NaCaB₅O₉·8H₂O含量76.6％，MgCl 2.44％，CaCO₃ 3.75％，NaCl 5.61％，游離水7.6％(與測(cè)量值差16.73％-7.6％＝9.13％，實(shí)為結(jié)晶水在105℃或110℃被脫出)。

礦物中CaO在此處都以NaCaB₅O₉·8H₂O及CaCO₃形式存在推算實(shí)際上也有可能以CaCl₂或CaSO₄·2H₂O形式存在，但根據(jù)產(chǎn)生氣泡(膠體時(shí))情況，CaCO₃肯定是主要形式。

2、一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟(工藝流程如圖1所示)：

1)酸解：采用濃硫酸與原礦粉在100℃左右充分反應(yīng)。

2)采用板框過(guò)濾將CaSO₄·2H₂O及CaSO₄·MgSO₄復(fù)合鹽及泥沙去除，然后洗滌使棄渣含硼量達(dá)到合理?yè)p耗。

3)冷卻結(jié)晶：將過(guò)濾液體在搪瓷罐中冷卻結(jié)晶，觀察其在不同溫度下PH值變化，適當(dāng)調(diào)整PH，使產(chǎn)品的顆粒度白度得到有效控制。

4)過(guò)濾洗滌：將結(jié)晶物料通過(guò)離心機(jī)離心出來(lái)，適當(dāng)采用洗水，母液回到第一道工序循環(huán)往復(fù)使用。

5)干燥：通過(guò)盤式干燥設(shè)備處理H₃BO₃，達(dá)到合格產(chǎn)品。

通過(guò)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)幾年的努力已經(jīng)形成年產(chǎn)2萬(wàn)噸的能力。更重要的是為國(guó)內(nèi)硼酸的制造方式又增加一條途徑，增強(qiáng)了國(guó)產(chǎn)硼酸的制造能力

實(shí)施例2

一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟：

1)取粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合，在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)；

2)固液分離取上清液；

3)將步驟2)所述上清液冷卻結(jié)晶；

4)固液分離取沉淀；

5)取步驟4)所述沉淀物，干燥，即得到硼酸產(chǎn)物。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，滿足以下條件：

步驟1)所述的反應(yīng)溫度為100℃。

步驟1)中在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)完全再執(zhí)行步驟2)。

步驟1)中反應(yīng)時(shí)間為8～10h。

步驟1)中反應(yīng)過(guò)程中，粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合物處于攪拌狀態(tài)。

步驟2)所述的固液分離是利用板框過(guò)濾器過(guò)濾。

步驟3)所述冷卻結(jié)晶的過(guò)程中調(diào)整pH使溶液pH自始至終的變化范圍不超過(guò)0.5。

步驟4)獲得沉淀物后，先對(duì)沉淀物進(jìn)行水洗，而后再對(duì)沉淀物進(jìn)行干燥。

還包括步驟6)：收集步驟4)水洗后的洗液，對(duì)其重新執(zhí)行步驟2)～步驟5)。

步驟5)所述的干燥是利用盤式干燥機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)施例3

一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟：

1)取粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合，在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)；

2)固液分離取上清液；

3)將步驟2)所述上清液冷卻結(jié)晶；

4)固液分離取沉淀；

5)取步驟4)所述沉淀物，干燥，即得到硼酸產(chǎn)物。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，滿足以下條件：

步驟1)所述的反應(yīng)溫度為100℃。

步驟1)中在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)完全再執(zhí)行步驟2)。

步驟2)所述的固液分離是利用板框過(guò)濾器過(guò)濾。

步驟3)所述冷卻結(jié)晶的過(guò)程中調(diào)整pH使溶液pH自始至終的變化范圍不超過(guò)0.5。

步驟5)所述的干燥是利用盤式干燥機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)施例4

一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟：

1)取粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合，在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)；

2)固液分離取上清液；

3)將步驟2)所述上清液冷卻結(jié)晶；

4)固液分離取沉淀；

5)取步驟4)所述沉淀物，干燥，即得到硼酸產(chǎn)物。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，滿足以下條件：

步驟1)中在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)完全再執(zhí)行步驟2)。

步驟2)所述的固液分離是利用板框過(guò)濾器過(guò)濾。

步驟3)所述冷卻結(jié)晶的過(guò)程中調(diào)整pH使溶液pH自始至終的變化范圍不超過(guò)0.5。

實(shí)施例5

一種以鈉硼解石礦為原料制備硼酸的方法，包括以下步驟：

1)取粉末狀鈉硼解石礦與濃硫酸混合，在95～105℃范圍內(nèi)反應(yīng)；

2)固液分離取上清液；

3)將步驟2)所述上清液冷卻結(jié)晶；

4)固液分離取沉淀；

5)取步驟4)所述沉淀物，干燥，即得到硼酸產(chǎn)物。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的申請(qǐng)范圍內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。