專利名稱：偏硼酸鈣的制造方法
技術領域：
本發明是以硼砂、石灰粉和鹽酸為原料，通過一步法直接制得偏硼酸鈣(CaO·B2O3·nH2O)的方法(其中n＝2，4或6)。
合成硼酸鈣的方法有很多，1996年的《現代化工》中指出用硼砂與鈣鹽(氯化鈣、硝酸鈣或硫酸鈣)復分解反應，由于反應體系的pH在中性范圍，制造的硼酸鈣屬于多硼酸鈣(B2O3/CaO＞1)。文獻報導了用硼砂與石灰乳反應不能制得純凈的偏硼酸鈣(B2O3/CaO＝1)。《硼化物的生產與應用》一書中介紹，在國外有以硼硅鈣石為原料用CO2氣體分解硼礦，再用石灰乳與分解液反應制造偏硼酸鈣，其實質是以硼酸和石灰乳反應制造。在國內有用含硼酸、硼酸銨或碳化法分解硼礦的碳化液與石灰乳反應制造偏硼酸鈣的，中國專利ZL92110544.4用硝酸鈣、硼砂和氫氧化鈣反應制造的。但是或者生產流程長、投資高，或者產品質量不理想，消耗高等原因，均難于立足市場經濟的年代。1962年在世界上曾有美國專利(US3,032,391)提出用硼砂、氫氧化鈉、氫氧化鈣(或氧化鈣)與鈣鹽反應制造偏硼酸鈣的方法，同年美國專利(US3,032,392)又提出用硼砂氫氧化鈣或氧化鈣和硫酸鈣(石膏)為原料制造的專利。還有文獻中介紹的以氯化鈣為原料的方法，有用偏硼酸鈉或其與氫氧化鈉的混合物，而且在其大量過剩條件下與氯化鈣溶液反應制取。
本發明的目的是采用最短的生產過程，最低的投資費用，廉價的原料來制造滿足市場的優質偏硼酸鈣。
本發明采用了下述手段1.嚴格控制硼砂、石灰粉、鹽酸原料的配比，使合成反應在只存在BO2(相當于pH＞10)條件下進行。
2.控制反應條件，使偏硼酸鈣產品在較低過飽和度的條件下生成。從而達到產品是成份穩定的化合物，而不是多種組分的混合物；產品是晶體，而不是無定形體。這樣，偏硼酸鈣晶體則有利于固液分離，洗去雜質，含游離水少，容易干燥。
本發明生產偏硼酸鈣的工藝過程見附圖
。
附圖中1-固體硼砂，2-固體石灰粉，3-鹽酸槽，4-反應罐，5-過濾設備，6-洗滌水槽，7-干燥設備，8-產品，9-中和罐在反應罐[4]中裝入全部洗水，部分母液或清水，在攪拌條件下加入石灰粉[2]、鹽酸和硼砂[1]，反應溫度低于45℃，反應3～10小時，隨后將反應罐中的料漿送去過濾，將偏硼酸鈣與母液分離，母液部分返回反應罐配料，部分送往中和罐[9]中和，達到環境排放標準后排放，或者去蒸發濃縮，回收其中的氯化鈉。過濾機[5]上的濾餅用清水洗滌，洗水返回配料，洗后的硼鈣濾餅送往干燥，根據用戶情況，控制干燥、溫度和時間，可生產含B2O335％的四水偏硼酸鈣，也可生產含B2O342％的二水偏硼酸鈣。視石灰粉的質量，產品中B2O3∶CaO＝0.95～1.02(摩爾比)硼收率大于95％。
本發明所用石灰粉可為化工用石灰，也可用質量好的生石灰(磨細至＜80目)可以直接投入反應罐，也可設一調漿罐，在此罐中將石灰粉與洗水調成漿狀，用壓縮空氣或泵打入反應罐。
反應罐可以是敞口式，也可用有封頭的裝有攪拌機的反應罐，反應罐可用搪瓷，也可用玻璃鋼制成。
鈣化反應物料配比，視石灰粉質量其與硼砂配料的摩爾比在1.8～2.3∶1，鹽酸可用工業鹽酸，其與硼砂配料的摩爾比在1.8～2.4∶1，配料的液固比為3～7∶1，反應溫度低于45℃，時間3～10小時。
過濾設備可用離心式分離機，也可用板框式壓濾機。
母液中和可用鹽酸或工業廢酸，也可用硼砂車間碳解尾氣中的CO2中和，后者在中和后需設1小的壓濾機，分離出固體物質，再去蒸發回收氯化鈉。
干燥設備可用紅外干燥箱，也可用旋轉快速干燥器或流化床干燥器，于燥溫度110℃～170℃，物料停留時間0.1秒～2小時。
本發明的效果如下1.工藝流程短，專用設備結構簡單，投資少；2.產品堆密度大，節省包裝費用；3.本工藝硼收率高，反應溫度低，能耗低；4.本工藝與現有硼砂廠聯合，可增大工廠抗市場風險能力；5.本方法制得的偏硼酸鈣為晶體，純度高，易分離和干燥。
實施例在一個配有攪拌器的2m3鋼制罐中，加入硼鈣洗滌水3m3，啟動攪拌，加入石灰粉155公斤，攪拌均勻后，即可用泵送到反應罐。
反應罐為6m3搪瓷反應罐，攪拌下，加入石灰料漿，再加入31％鹽酸300公斤，硼砂530公斤，在常溫下反應4小時，生成的偏硼酸鈣料漿，用離心機分離，用清水洗滌離心機上的濾餅，洗至洗滌水的比重為O°Be′，濾餅送去干燥2小時，可得偏硼酸鈣產品420公斤，產品含B2O342.3％，CaO 34.2％，堆密度為750kg/m3。
濾液用廢酸中和至pH＝8.5～9.0后排放，洗滌水全部回收配料用。
權利要求
1.一種用硼砂、鈣鹽和氫氧化鈣制取偏硼酸鈣的方法，其特征在于本工藝方法是直接使用固體硼砂、石灰粉和鹽酸為原料，在嚴格控制配料比和反應條件下，反應只生成偏硼酸鈣，此一步法制得的產品，經過濾、分離、洗滌、干燥，即可得到偏硼酸鈣的二水合物或四水合物；濾液部分返回配料，部分經中和后排放或蒸濃回收氯化鈉，洗滌水全部返回用于配料。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于使用固體硼砂和石灰粉及鹽酸為原料時，要嚴格制控它們三者的摩爾比為CaO∶HCl∶Na2B4O7＝1.8～2.4∶1.8～2.3∶1，反應在pH＞10的條件下進行，溫度低于45℃，時間3～10小時。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于合成偏硼酸鈣的反應罐既可以用搪瓷材料，也可以用玻璃鋼材料；形狀可以是有封頭的容器，也可以是敞口的容器。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于偏硼酸鈣料漿的過濾設備，可以用離心分離機，也可以用板框式壓濾機。
5.按照權利要求1所述方法，其特征在于偏硼酸鈣濾餅的干燥設備，可以用紅外干燥箱、旋轉快速干燥機或流化床干燥機。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于分離出偏硼酸鈣的濾液，可用鹽酸、工業廢酸或硼砂廠碳解尾氣中的CO2作為中和劑。
全文摘要
本發明是用硼砂、石灰粉和鹽酸為原料,一步法直接制取偏硼酸鈣(CaO·B
文檔編號C01B35/12GK1273939SQ0011852
公開日2000年11月22日 申請日期2000年6月9日 優先權日2000年6月9日
發明者胡德生, 苗華安, 仲劍初 申請人:大連理工大學, 大石橋市硼制品廠