專利名稱:硼酸鈉鹽硝酸法制取硼酸聯(lián)產(chǎn)硝酸鈉的制作方法
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)中無機(jī)材料。
硼酸生產(chǎn)加工方法有酸解礦石法、硫酸硼砂法、碳氨法、蒸汽蒸餾法等。與本發(fā)明最接近的是硫酸硼砂法。該工藝以硼砂和硫酸為原料進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)
在溶解罐中，按液固比2∶1，先加入回收的二次母液和硼酸結(jié)晶分離段的洗水，用蒸汽加熱至50～60℃，開始攪拌，然后加入硼砂，繼續(xù)升溫至90℃，待硼砂全部溶解后，經(jīng)過濾機(jī)濾去雜質(zhì)。清液在酸解罐中加熱至75℃。在攪拌下緩慢加入等當(dāng)量硫酸，控制溶液PH在2-3，繼續(xù)升溫至90℃，反應(yīng)30分鐘。然后用泵將反應(yīng)液送入結(jié)晶器。在結(jié)晶器內(nèi)，冷卻至34-36℃，硼酸結(jié)晶出來。再經(jīng)離心分離，水洗，干燥，化驗(yàn)合格后包裝。水洗液和母液循環(huán)使用。
如每生產(chǎn)一噸硼酸需消耗硼砂(折100%)1.61噸-1.70噸，硫酸(折100%)0.415噸-0.430噸。
硝酸鈉工業(yè)，國內(nèi)外采用方法有中和法、復(fù)分解法、吸收法等。
中和法采用硝酸和純堿反應(yīng)而得，因成本昂貴，工業(yè)上很少采用。
復(fù)分解法系以硝酸鈣和硫酸鈉復(fù)分解而得，此法節(jié)省純堿，成本較低，但成品中因含有硝酸鈣，容易潮解，且純度低。
吸收法系用純堿溶液吸收硝酸尾氣中氧化氮而得，此法為國內(nèi)外普遍采用。在我國硝酸設(shè)備投資大，一般中、小型工廠很難投產(chǎn)。
本發(fā)明制造硝酸鈉采用硼酸鈉鹽與硝酸反應(yīng)，同時生產(chǎn)出硼酸與硝酸鈉。這樣利用系統(tǒng)論的質(zhì)量共生工程原理充分發(fā)揮每一種化學(xué)元素的作用，使其發(fā)揮兩次效益。
硼砂硫酸法副產(chǎn)硫酸鈉是不符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的廢料。而本發(fā)明是同時生產(chǎn)出兩種符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的正規(guī)化工產(chǎn)品。
本發(fā)明中硼酸鈉鹽指由Na2O與B2O3和結(jié)晶水H2O三者能表示出的一切硼酸鈉鹽及等同物。如硼砂Na2B4O7·10H2O可改寫為Na2O·2B2O3·10H2O，四硼酸鈉、五硼酸鈉鹽、二硼酸鈉鹽……，都可表示為xNa2O·yB2O3·zH2O，其中x，y，取1，2…;z＝0，1，2，…當(dāng)x＝1，y＝2時，z＝10時則為硼砂。
本發(fā)明適用于以硼酸鈉鹽如硼砂為原料制取硼酸聯(lián)產(chǎn)硝酸鈉(工藝流程圖及設(shè)備見附圖)。其化學(xué)反應(yīng)式為
如原料為多硼酸鈉或其它硼酸鈉鹽均可寫為xNa2O·yB2O3·zH2O+2xHNO3＝2yH3BO3+2xNaNO3+(x-3y+z)H2O(x，y，z＝1，2……，z還取0)工藝過程如下在溶解罐(1)中硼砂或多硼酸鈉等硼酸鈉鹽被母液，二次洗水或自來水溶解、沖稀成20-50°Be′溶液(以25-35°Be′為佳)在過濾機(jī)中(2)濾去雜質(zhì)，在酸解罐(3)中于室溫至48℃(最佳為40-48℃)時加入硝酸，使溶液PH為0.1-4.5之間(最佳PH＝2.0-3.0)條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60-110℃，攪拌均勻，反應(yīng)0.5-4小時。然后在低于30℃下冷卻結(jié)晶，當(dāng)然以室溫下進(jìn)行最為節(jié)約能源。此時粗硼酸便結(jié)晶出來，再經(jīng)離心分離機(jī)(5)脫水溶液。粗硼酸再用自來水在室溫下多次洗滌，直至其產(chǎn)品質(zhì)量符合GB538-82為止。洗液可并入離心脫出的母液中，或單獨(dú)處理，如再經(jīng)濃縮，循環(huán)并入流程中。
硼酸結(jié)晶后的溶液在蒸發(fā)器(9)中經(jīng)濃縮至30-50°Be′(以35-45°Be′為宜)。再在小于60℃下(最佳為40°到室溫)冷卻結(jié)晶(10)出粗硝酸鈉，也經(jīng)離心分離機(jī)(11)脫除水溶液。
再用醇類(如甲醇、乙醇等)在小于60℃條件下(溫度越低越好，低到該醇類溶劑的凝固點(diǎn)為限)洗滌硝酸鈉，可在醇洗罐(12)中進(jìn)行。洗液與硝酸鈉比例以1.0-6.0升醇類溶劑1公斤粗硝酸鈉(1.5-3.0∶1最合適)，再用離心機(jī)(13)脫醇。如不合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可多次醇洗。
洗過硝酸鈉的母液在恒沸點(diǎn)附近蒸餾，冷凝回收醇類(如乙醇在75-85℃蒸餾，甲醇在62-75℃附近蒸餾。蒸餾過的醇循環(huán)使用。
硼酸烘干溫度在室溫-120℃下進(jìn)行，長時間烘干在50-55℃下進(jìn)行，瞬間烘干可高至80-120℃下進(jìn)行。再化驗(yàn)其質(zhì)量符合國標(biāo)GB538-82后包裝。
硝酸鈉烘干溫度在60-380℃，最佳為105-150℃，化驗(yàn)質(zhì)量符合GB4553-84。
例1，如1.610公斤(折100%)硼砂以母液溶解成30°Be′溶液，濾去雜質(zhì)，在酸解罐3中，加硝酸與循環(huán)母液，邊攪拌，邊加酸，直至PH＝2-3為止，此時大約加入硝酸為500-540公斤(98%)在60-90℃下反應(yīng)2小時，再于室溫下冷卻結(jié)晶(4)，邊攪拌邊往夾套中通入冷水，就會結(jié)晶出粗硼酸來，再經(jīng)水洗二、三次，便為合格的硼酸，此時制得大約一噸左右的硼酸。
剩余的溶液蒸發(fā)至40-45°Be′，也經(jīng)冷卻結(jié)晶，醇洗等工序，便會得到650-700公斤硝酸鈉。
例2.同樣以多硼酸鈉為原料，依照本發(fā)明原理
多硼酸鈉的反應(yīng)配比以控制PH＝2-3即可，即所加硝酸稍比等當(dāng)量多一些。工藝操作條件與上述以硼砂為原料工藝相同。產(chǎn)品也是硼酸和硝酸鈉。
例3.其它硼酸鈉鹽無論化工原料或其溶液，或含有硼酸鈉鹽的混合物，因?yàn)槠渲饕煞菥杀硎緸閤Na2O·yB2O3·zH2O(x，y，z＝1，2…;z還可取0)。所以，均可采用本發(fā)明而同時制造出硼酸和硝酸鈉兩種化工產(chǎn)品。
本發(fā)明的原料為硼砂、多硼酸鈉及其硼酸鈉鹽等同物，也包括含有硼酸鈉鹽與其它化學(xué)品的混合物、絡(luò)合物、螯合物等。同樣硝酸，既可以為工業(yè)濃硝酸(98%)，工業(yè)稀硝酸及其類似物，如工業(yè)廢硝酸、硫酸硝酸混合酸，或硝酸與其它化學(xué)品的混合物、絡(luò)合物、螯合物等。因?yàn)檫@都是本發(fā)明的原理本身產(chǎn)生的效果。
同理萃取溶劑為醇類(甲醇、乙醇或其它各種醇)或含有醇類的化學(xué)品混合物、絡(luò)合物、螯合物等。
注釋1.溶解罐 2.過濾機(jī) 3.酸解罐4.冷卻結(jié)晶罐 5.離心機(jī) 6.氣流干燥器7.熱風(fēng)機(jī) 8.旋風(fēng)分離器 9.蒸發(fā)器10.冷卻結(jié)晶器 11.離心機(jī) 12.醇洗罐13.離心機(jī) 14.干燥器 15.蒸餾釜16.冷凝器
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的主要技術(shù)特征之一是生產(chǎn)硼酸時聯(lián)合生產(chǎn)硝酸鈉。硼酸質(zhì)量符合GB538-82；硝酸鈉符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB4553-84。
2.本發(fā)明權(quán)利要求
1所用原料為硼酸鈉鹽和硝酸。硼酸鈉鹽是指硼砂、多硼酸鈉、二硼酸鈉、四硼酸鈉、五硼酸鈉及其硼酸鈉鹽等同物，即能以xNa2O·yB2O3·zH2O(其中x，y，z＝1，2…;z還可取0)形式表示的所有硼酸鈉鹽，也包括硼酸鈉鹽與其它化學(xué)品的混合物、絡(luò)合物等;硝酸是指工業(yè)濃硝酸，工業(yè)稀硝酸及其類似物，如工業(yè)廢硝酸、硫酸硝酸混合酸，或硝酸與其它化學(xué)品的混合物、絡(luò)合物等。
3.本發(fā)明權(quán)利要求
1，2的反應(yīng)原理(其中x，y，z＝1，2…;z還可取0)。當(dāng)x＝1，y＝2，z＝10時就為硼砂(Na2B4O7·10H2O)與硝酸為原料，其化學(xué)反應(yīng)式為
4.權(quán)利要求
1中硝酸鈉純化萃取溶劑為醇類(如甲醇、乙醇效果好且經(jīng)濟(jì))，或含有醇類的混合物、絡(luò)合物等。
5.權(quán)利要求
2硼酸鈉鹽在反應(yīng)容器中于室溫至115℃之間與硝酸進(jìn)行酸解反應(yīng)，反應(yīng)中最佳溫度為60-110℃。
6.權(quán)利要求
2，3，5控制物料配比是以酸解反應(yīng)控制終點(diǎn)PH≤4.5，最佳為PH＝2.0-3.0之間，反應(yīng)進(jìn)行0.5-4小時。
7.權(quán)利要求
5，6所得硼酸溶液，冷卻結(jié)晶在室溫進(jìn)行最為便利。
8.離心分離硼酸后的溶液濃縮至30-50°Be′(最佳為35-45°Be′)，再在小于48℃(最佳40℃-室溫)進(jìn)行冷卻結(jié)晶。
9.權(quán)利要求
4，醇類溶劑與粗硝酸鈉比例以1.0-6.0升醇類溶劑1公斤粗硝酸鈉(甲醇、乙醇以1.5-3.0∶1最合適)，在室溫下多次醇洗，直至符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
10.權(quán)利要求
9洗滌過粗硝酸鈉的醇類溶劑在恒沸點(diǎn)附近蒸餾。如甲醇在62-75℃下蒸餾;乙醇在75-85℃附近蒸餾。冷凝回收的溶劑循環(huán)使用。
專利摘要
本發(fā)明是以硼酸鈉鹽為原料用硝酸酸解，既生產(chǎn)硼酸，又聯(lián)合生產(chǎn)硝酸鈉。其反應(yīng)式為xNa
文檔編號C01B35/10GK87100553SQ87100553
公開日1988年8月24日 申請日期1987年2月14日
發(fā)明者張喜鳳, 雷振璽 申請人:張喜鳳, 雷振璽導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan