專利名稱：用鈉硼解石制造硼酸鈣的方法
技術領域：
本發明涉及一種用鈉硼解石為原料，以鹽酸和石灰為分解劑制造硼酸鈣的方法。
背景技術：
鈉硼解石是重要的硼礦物資源，是制造硼砂和硼酸的原料，也應用于玻璃和陶瓷工業中，由于其含有相當數量的堿金屬元素(Na2O含量在6-7.5％)，限制了它在無堿玻璃中的應用。
由鈉硼解石制造硼酸鈣的方法也有一些報導，例如1991年，意大利庫勞比公司在中國申請的專利91104633.X，該技術的反應原理是反應條件溫度120-200℃，壓力2-16巴，B2O3/CaO＝1-1.25，pH＝11-12。該方法是以生產硼酸鈉和硼酸鈣為目的，理論上硼酸鈣產品中硼產率只有50％。
此法缺點是①硼酸鈣產品中硼的產率低；②反應條件比較苛刻。
1992年雷振璽申請的中國專利技術92110544.4，其特點是用碳酸化氨水分解鈉硼解石，礦粉中的鈣轉變成碳酸鈣沉淀，液相為硼酸銨和硼酸鈉溶液。過濾去碳酸鈣和不反應的雜質，含銨、鈉的硼酸鹽溶液用硝酸鈣和氫氧化鈣溶液處理，生成硼酸鈣沉淀和鈉、銨的硝酸鹽和氫氧化銨溶液。經過過濾分離，固體物料再經烘干，即得到硼酸鈣產品，濾液經過蒸發濃縮，冷卻結晶，分離出固體硝酸鈉，母液含硝酸銨送回去制造硝酸鈣溶液。
此法缺點是生產過程過于復雜，投資和操作費用高。
本發明的目的是以一種生產過程簡單和操作條件較緩和的方法來分解鈉硼解石，并使其中的硼全部轉變為硼酸鈣，而且硼酸鈣的產率高。
發明內容
本發明是用含B2O337-42％、粒度為60-200目的鈉硼解石礦粉為原料，以鹽酸和石灰為分解劑，按鈉硼解石中的Na2O、石灰中的CaO和鹽酸中的氯化氫摩爾比Na2O∶CaO∶HCl為1∶0.9-1.6∶0.9-1.1配料，反應溫度＜50℃，攪拌下，pH＝9-13進行反應2-9小時，反應產物經過濾、洗滌和干燥，得到含B2O339.0-42.5％、Na2O＜0.5％的硼酸鈣。
含NaCl 60-150g/L、B2O3＜12g/L、pH＝9-13的硼鈣母液，經蒸發濃縮，分離出NaCl固體后，含B2O3高的濃縮液可返回利用。
分解劑除生石灰外，還可以是鹽酸和熟石灰Ca(OH)2粉料或石灰乳。
本發明的技術原理是以鹽酸和氧化鈣為分解劑，按下列反應式分解鈉硼解石
若加入的氧化鈣適量超過，則還可進一步反應為
本發明硼酸鈣的生產過程如下分解反應在敞口或有封頭的帶攪拌裝置的反應罐中，按液固比2-8∶1裝入除化灰機用的以外全部硼鈣洗液和部分硼鈣母液，然后按鈉硼解石中氧化鈉量依Na2O∶CaO∶HCl＝1∶0.9-1.6∶0.9-1.1(摩爾)比例。在攪拌條件下加入鈉硼解石礦粉，石灰和鹽酸。反應溫度＜50℃，反應時間2-9小時。反應的pH＝9-13，調節加入的氧化鈣量即可獲得B2O3∶CaO＝1∶0.8-1.1(摩爾比)的產品。
壓濾與洗滌分解反應結束后，將反應罐中的料漿壓送至壓濾機，保持壓力為0.3-0.6MPa過濾。濾液流入硼鈣母液槽中。濾液濾凈后，用1.0-2.5倍硼礦粉量的清水洗濾餅。洗水流入硼鈣洗液槽中，以備返回配料和制備石灰乳用。洗液流凈后，用0.3-0.6MPa的壓縮空氣吹除濾餅中的水份。待無液滴吹出為止。
濾餅干燥自壓濾機卸出的濕濾餅，可用旋轉閃蒸干燥機或中空漿葉攪拌式干燥機干燥。干燥條件為物料溫度120-180℃，物料停留時間小于或等于3小時，根據用戶對產品的要求和所用干燥機的型式，調整干燥條件，即可制得含B2O339.0-42.5％的硼酸鈣產品。
母液處理硼鈣母液中含NaCl 60-150g/L、B2O31-8g/L，可以通過蒸發濃縮高溫下分離析出的氯化鈉，液體再返回硼鈣配料；或者用鹽酸，中和，調整pH＝6-9，合乎環保工業污水排放標準后排放。
圖1為用鹽酸和石灰分解劑與鈉硼解石制造硼酸鈣的生產過程示意圖其中1-分解反應；2-過濾與洗滌；3-產品干燥；4-母液處理。
A-鹽酸，B-石灰，C-鈉硼解石礦粉，D-硼酸鈣產品，E-清水，F-洗液，G-母液，H-制石灰乳。
本發明用鈉硼解石制硼酸鈣方法的特點1、用鹽酸與石灰、消石灰或石灰乳作為分解劑，分解含B2O337-42％的鈉硼解石礦粉制造硼酸鈣，獲得的產品硼酸鈣含B2O341.0-41.5％，硼的收率高達96-99.2％。
2、本方法的分解反應條件緩和，分解溫度＜50℃。
3、本方法由于使用了鹽酸，使硼鈣母液中含NaCl 60-150g/L，經濃縮離析出的氯化鈉可作為副產品。加鹽酸中和至pH＝6-9，可達到環保標準排放。
具體實施例方式
實施例1在一敞口帶攪拌的反應罐中，加入硼鈣洗液0.8m3和硼鈣母液2.2m3開動攪拌機，投入鈉硼解石(含B2O338.7％、CaO 12.45％和Na2O 6.89％)礦粉(粒度90％通過160目)。攪拌均勻后，加入含HCl 31.5％的鹽酸257kg和含CaO 160g/L的石灰乳0.92m3。維持反應溫度32℃，反應至pH達到11；時間6小時，即停止反應。將反應罐中物料壓送至壓濾機，保持過濾壓力0.4MPa，濾液流入硼鈣母液槽。待濾液濾凈后，用1.8m3清水洗硼鈣濾餅、洗液流入硼鈣洗液槽(以備配制石灰乳和返回反應罐配料使用)。待洗液滴凈后，用0.4MPa壓縮空氣吹除濾餅中的水份，待水滴吹凈后，即可卸料。卸出濕的濾餅1670kg，濾餅送往旋轉閃蒸干燥機干燥，保持出料溫度165℃，即可制得合格產品硼酸鈣(其含B2O341.5％、CaO 29.3％和Na2O 0.2％)925kg，硼收率99.2％。
硼鈣母液含NaCl 102g/L、B2O32.45g/L，除返回配料外，其余的(1.27m3)送往氯化鈉回收工序處理。
實施例2在一敞口帶攪拌的反應罐中，加入全部硼鈣洗液和硼鈣母液2.3m3，開動攪拌器，加入含B2O337.5％、GaO 12.1％、Na2O 6.68％，粒度90％通過160目的鈉硼解石礦粉1000kg。攪拌均勻后，加入含活性CaO 71％的消石灰170kg和含HCl 31％的鹽酸253.7kg。反應溫度35℃。反應時間5小時，pH達到9.8，結束反應。將反應罐料漿壓送至板框壓濾機壓濾，壓力0.4MPa，濾液流入硼鈣母液槽，待母液全部濾出后，用清水1.7m3洗滌硼鈣濾餅，洗液流入硼鈣洗液槽，洗滌結束后，用0.4MPa壓縮空氣吹除濾餅中的水份，待吹凈后，即可卸出濾餅，得到濕濾餅重量1547kg。濕濾餅送往干燥工序，用中空漿葉攪拌式干燥機干燥，保持物料干燥溫度130℃，時間1.5小時。干燥后硼鈣產品含B2O341.0％、CaO 28.15％、Na2O 0.19％。重量894kg，硼收率97.74％。
硼鈣母液含B2O3100g/L、Na2O 6.5g/L，除返回配料外，余下1.26m3送往氯化鈉回收工序處理。
權利要求
1.一種用石灰分解鈉硼解石制造硼酸鈣的方法，其特征在于本方法是用含B2O337-42.0％，粒度為60-200目的鈉硼解石礦粉為原料，以鹽酸和石灰為分解劑，按鈉硼解石中Na2O、石灰中的CaO和鹽酸中的氯化氫摩爾比Na2O∶CaO∶HCl＝1∶0.9-1.6∶0.9-1.1配料，反應溫度＜50℃，攪拌下，pH＝9-13進行反應2-9小時，反應產物經過濾、洗滌和干燥，得到含B2O339.0-42.5％、Na2O＜0.5％的硼酸鈣；含NaCl60-150g/L、B2O3＜12g/LpH＝9-13的硼鈣母液，經蒸發濃縮，分離出NaCl固體后，含B2O3高的濃縮液可返回利用；即使在不返回利用的條件下，硼的收率仍可達到96-99.2％。
2.按照權利要求1所述硼酸鈣的制備方法，其特征在于所用的分解劑還可以是鹽酸與熟石灰Ca(OH)2粉料或石灰乳。
3.按照權利要求1所述硼酸鈣的制造方法，其特征在于干燥硼酸鈣濾餅是用旋轉閃蒸干燥機或中空漿葉攪拌式干燥機，干燥的條件為干燥物料的溫度120-180℃，干燥時間≤3小時。
全文摘要
本發明提供了一種用鈉硼解石制造硼酸鈣的方法，該方法是用鈉硼解石礦粉為原料，以鹽酸和石灰為分解劑，以鈉硼解石中的Na
文檔編號C01B35/12GK1654327SQ20051004565
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月10日 優先權日2005年1月10日
發明者胡德生, 叢錫岱 申請人:大石橋市硼制品廠