一種從含硼鹵水中分離硼的方法
【專利摘要】一種從含硼鹵水中分離硼的方法，包括下述步驟：調節含硼鹵水的pH值調節在1～4之間；將萃取劑與稀釋劑混合得到萃取有機相；將萃取有機相萃取經pH值調節后的含硼鹵水，得到含硼有機相；用反萃劑反萃含硼有機相，得到有機相及水相；將水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽。本發明以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇為萃取劑，以芳香烴類為稀釋劑，將萃取劑與稀釋劑混合得到萃取有機相，并將萃取有機相多級萃取經pH值調節后的含硼鹵水，從而得到含硼有機相，再用反萃劑反萃含硼有機相，將得到的水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽，實現了含硼鹵水中硼的分離，分離硼效率高。
【專利說明】一種從含硼南水中分離硼的方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種分離含硼鹵水中硼的方法，尤其涉及一種從含硼鹵水中分離硼的方法。
【【背景技術】】
[0002]硼酸是一種重要的基礎化工原料，在國民經濟建設中用途極為廣泛。目前，國內硼酸年消費量約32萬噸，但是，產量僅能維持在9萬噸左右，硼資源緊缺已威脅相關行業發展。而鹽湖中蘊藏著大量的硼，多以液體礦的形式存在，如何從含硼鹵水中分離出高純度的硼是目前亟待解決的問題。
[0003]目前，含硼鹵水中分離硼的方法主要有：酸化去除法、沉淀法、吸附法、溶劑萃取法等方法。由于溶劑萃取法具有選 擇性好、雜質分離徹底、硼回收率高等優點，在以后的鹽湖鹵水提硼中將有廣闊的應用前景。
[0004]專利CN101676206A和CN102295296A中公開了一種以鹽湖提鋰后鹵水為原料，用
2-乙基-1，3-己二醇分別與異辛醇、異戊醇組合的混合醇從鹵水中萃取硼的方法，該方法從萃取劑體積分數、酸度、相比、萃取時間、萃取溫度、飽和萃取容量、反萃劑濃度、反萃時間等方面加以實驗，獲得了混合醇從鹵水中萃取提硼的最佳工藝條件，但是該方法有機相溶損嚴重。
[0005]專利CN101544378A中公開了含鎂鹵水中低濃度硼酸提取工藝方法。在室溫下，用一元醇和非極性有機溶劑混合而成的有機相作為絡合萃取劑萃取酸化后的鹵水，得到萃取相，再用水對萃取相進行反萃，硼酸被反萃取到水相中，有機相再生利用，可以將鹵水中硼含量降到20-26mg/L，但無法達到電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求(硼含量不高于lmg/L)。
[0006]專利CN102757062A公開了一種含鎂鹽湖老鹵中萃取提硼的方法，其使用原料中B2O3為1000mg/L~20000mg/L，鎂離子含量為20000mg/L~400000mg/L，著重于萃取劑的選擇，經多級逆流萃取后老鹵中硼含量降到30mg/L，硼酸回收率達到95%，但仍然無法達到電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求，且萃取劑脂肪醇在老鹵中有一定水溶性，影響鹵水后續處理。
【
【發明內容】
】
[0007]本發明要解決的技術問題在于克服現有技術分離含硼鹵水中硼的分離效率低、有機相溶損高、工藝復雜的缺陷，提供一種分離硼效率高、有機相溶損低、工藝簡單的從含硼鹵水中分離硼的方法，該方法將水溶液中硼含量降低到lmg/L下，滿足電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：
[0009]一種從含硼鹵水中分離硼的方法，包括下述步驟：
[0010]步驟SI :調節所述含硼鹵水的pH值調節在I~4之間；CN 103482640 A
書
明
說
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[0011]步驟S2 :將萃取劑與稀釋劑混合得到萃取有機相，其中，所述萃取劑為一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇，所述稀釋劑為芳香烴類；
[0012]步驟S3 :將所述萃取有機相萃取經pH值調節后的含硼鹵水，得到含硼有機相；
[0013]步驟S4 :用反萃劑反萃所述含硼有機相，得到有機相及水相，其中，所述反萃劑為去離子水或堿性水溶液；及
[0014]步驟S5 :將所述水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽。
[0015]在本實施例中，步驟SI中，所述含硼鹵水為硼酸母液、提鉀后老鹵、鹽湖原鹵水、硫酸鎂母液或硝酸鎂母液中的至少一種。
[0016]在本實施例中，步驟SI中，步驟SI中，調節所述含硼鹵水的pH值調節在I~4之間具體為用鹽酸調節所述含硼鹵水的PH值穩定在I~4之間。
[0017]在本實施例中，步驟SI中，步驟S2中，所述萃取劑與稀釋劑按體積百分比在1:4~4:1之間。
[0018]在本實施例 中，步驟S2中，步驟S2中，所述一元醇為2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一種；所述二元醇為2-乙基-1，3-己二醇、2- 丁基-2-乙基-1，3-己二醇、3-甲基-2，4-庚二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、2-丁基-2-乙基_1，3-丙二醇、2-甲基_2_壬基-I, 3-丙二醇、2，2- 二芳基 _1，3-丙二醇、2_ 乙基 _2_ 丁基-1，3-丙二醇、2，2，4- 二甲基-I，3-戊二醇、2-甲基-3-芐基-1，3- 丁二醇、2. 2- 二甲基-I-芐基-1，3-丙二醇、2，2，5- 二甲基-1，3_ 己二醇、2，3，5- 二甲基-1，3_ 己二醇、2，3，6- 二甲基 _1，3-庚二醇、2，2，6-三甲基-1，3-庚二醇中的至少一種。
[0019]在本實施例中，步驟S2中，所述芳香烴類為苯、甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯酹。
[0020]在本實施例中，步驟S3中，所述萃取為離心萃取，離心機轉速為1500~12000r/min,所述萃取的條件為：絡合時間為I~20min,萃取溫度為10~60°C ;萃取時，所述含硼有機相與水相體積比為O. 2~5，所述含硼鹵水流速范圍為20~2000L/h。
[0021]在本實施例中，步驟S4中，所述反萃的條件為：反萃時間為I~20min,反萃溫度為10~30°C，離心機轉速范圍1500~12000r/min ;反萃時，所述有機相與水相體積比為
O.3~3，所述反萃劑流速范圍為80~1000L/h。
[0022]在本實施例中，步驟S4中，所述堿性水溶液為pH為8~14的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。
[0023]采用上述技術方案，本發明的有益效果在于：
[0024]本發明上述實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法，以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇作為萃取劑，以芳香烴類為稀釋劑，將萃取劑與稀釋劑按一定的體積百分比濃度混合得到萃取有機相，并將萃取有機相多級萃取經PH值調節后的含硼鹵水，從而得到含硼有機相，再用反萃劑反萃含硼有機相，將得到的水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽，實現了含硼鹵水中硼的分離，分離硼效率高。
[0025]另外，本發明上述實施例還提供了以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇作為萃取劑，采用多級萃取體系，能夠將含硼鹵水中的雜質硼降低到lmg/L以下，可滿足電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求。
[0026]此外，本發明上述實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法，采用離心萃取，萃取
4體系的萃取能力變化小，萃取劑容損率低于O. 2%，萃取劑可循環利用，成本低，可適用于工業化生產。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0027]圖I為本發明實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法的步驟流程圖。
【【具體實施方式】】
[0028]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0029]請參閱圖1，圖I為本發明實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法的步驟流程圖100，從圖I中可見，從含硼鹵水中分離硼的方法包括下述步驟：
[0030]步驟SI :調節所述含硼鹵水的pH值調節在I~4之間；
[0031]在本實施例中，含硼鹵水為硼酸母液、提鉀后老鹵、鹽湖原鹵水、硫酸鎂母液或硝酸鎂母液中的至少一種。上述含硼鹵水中硼離子濃度在100mg/L-600mg/L之間，鎂離子濃度較高，濃度范圍在30000-234000mg/L之間。
[0032]具體地，用鹽酸調節含硼鹵水的pH值穩定在I~4之間。鹽酸優選為30%濃鹽酸或稀鹽酸。
[0033]步驟S2 :將萃取劑與稀釋劑混合得到萃取有機相，其中，萃取劑為一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇，稀釋劑為芳香烴類；
[0034]在本實施例中，萃取劑與稀釋劑按體積百分比在1:4~4:1之間。
[0035]在本實施例中，一元醇為2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一種；二元醇為2-乙基-1，3-己二醇、2- 丁基-2-乙基-1，3-己二醇、3-甲基-2，4-庚二醇、2，2，4-三甲基-I，3-戊二醇、2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、2-甲基-2-壬基-1，3-丙二醇、2，2- 二芳基-1，3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、2-甲基 _3-芐基 _1，3- 丁二醇、2. 2- 二甲基 _1-芐基 _1，3-丙二醇、2，2, 5- 二甲基-1，3-己_.醇、2，3，5-三甲基-1，3-己二醇、2，3，6-三甲基-1，3-庚二醇、2，2，6-三甲基-1，3-庚二醇中的至少一種。
[0036]在本實施例中，芳香烴類優選為苯、甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯酚。
[0037]可以理解，選取合適的萃取劑與稀釋劑的尤為重要，本發明提供的技術方案以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇作為萃取劑，以芳香烴類為稀釋劑，將二者按一定的比例進行混合得到萃取有機相，再用反萃劑反萃含硼有機相，將得到的水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽，實現了含硼鹵水中硼的分離，分離硼效率高。
[0038]步驟S3 :將萃取有機相萃取經pH值調節后的含硼鹵水，得到含硼有機相；
[0039]在本實施例中，萃取優選為離心萃取，離心機轉速為1500~12000r/min。
[0040]可以理解，采用離心萃取，萃取體系的萃取能力變化很小，萃取率仍可保持原有萃取效率的99%以上，萃取劑容損率低于O. 2%，萃取劑可循環利用，成本低，適用于工業化生產。
[0041]在本實施例中，萃取的條件為：絡合時間為I~20min,萃取溫度為10~60°C ;萃取時，含硼有機相與水相體積比為O. 2~5，含硼鹵水流速范圍為20~2000L/h。
[0042]在本實施例中,萃取為多級萃取。具體地，以單一醇作為萃取劑時，采用三級或四級萃取體系；以混合醇作為萃取劑時，采用I~2級萃取體系；或以單一醇和混合醇作為萃取劑時，采用1-2級單一醇萃取體系與I級混合醇萃取體系相結合的方式，都能夠將高鎂低硼鹵水中的雜質硼降低到lmg/L以下，以滿足電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求。
[0043]可以理解，在萃取過程中，由于水相與有機相不互溶，進行離心攪拌，造成很大的相界面，使兩相充分接觸，硼由水相中經過相界面向萃取劑中擴散，經l_20min達到相平衡；依據兩相密度差，通過離心作用會產生分層，以此達到分離的目的。
[0044]步驟S4 :用反萃劑反萃含硼有機相,得到有機相及水相,其中，反萃劑為去離子水或堿性水溶液；
[0045]在本實施例中，反萃的條件為：反萃時間為I~20min，反萃溫度為10~30°C，離心機轉速范圍1500~12000r/min ;反萃時，有機相與水相體積比為O. 3~3，反萃劑流速范圍為 80 ~1000L/h。
[0046]在本實施例中，堿性水溶液為pH為8~14的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。
[0047]可以理解，用反萃劑反萃含硼有機相實現了硼與有機相的分離，得到有機相可以再次用于萃取含硼鹵水中的硼，實現了萃取有機相的循環使用，降低了成本。
[0048]步驟S5 :將水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽。
[0049]可以理解，含硼的水相經蒸發、濃縮、結晶后得到高純度硼酸或硼酸鹽，實現深度除硼，硼含量有原來的100mg/L~600mg/L間，降到lmg/L以內，可滿足鎂溶液濃縮蒸發生產鎂系列產品的要求；深度除硼后的鹵水溶液經濃縮、結晶，干燥得到高純鎂產品（如氯化鎂或硫酸鎂)，并可以作為電解金屬鎂原料。
[0050]本發明上述實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法，以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇作為萃取劑，以不溶于水的醚類、脂類、烷烴類或芳香烴類為稀釋劑，將萃取劑與稀釋劑按一定的體積百分比濃度混合得到萃取有機相，并將萃取有機相多級萃取經pH值調節后的含硼鹵水，從而得到含硼有機相，再用反萃劑反萃含硼有機相，將得到的水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽，實現了含硼鹵水中硼的分離，分離硼效率高。
[0051]另外，本發明上述實施例還提供了以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇組成的混合醇作為萃取劑，采用多級萃取體系，能夠將含硼鹵水中的雜質硼降低到lmg/L以下，可滿足電解制備金屬鎂過程中對硼含量的要求。
[0052]此外，本發明上述實施例提供的從含硼鹵水中分離硼的方法，采用離心萃取，萃取體系的萃取能力變化小，萃取劑容損率低于0. 2%，萃取劑可循環利用，成本低，可適用于工業化生產。
[0053]以下通過實施例進一步闡述本發明，這些實施例僅用于舉例說明的目的，并沒有限制本發明的范圍。除注明的具體條件外，實施例中的試驗方法均按照常規條件進行。
[0054]實施例I
[0055]采用本發明所提供的方法從含硼鹵水中分離硼，其中，含硼鹵水為鹽湖原鹵水，其離子組成為：
[0056]
6
【權利要求】
1.一種從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，包括下述步驟：步驟S1 :調節所述含硼鹵水的pH值調節在1?4之間；步驟S2 :將萃取劑與稀釋劑混合得到萃取有機相，其中，所述萃取劑為一元醇、二元醇 或由一元醇及二元醇組成的混合醇，所述稀釋劑為芳香烴類；步驟S3 :將所述萃取有機相萃取經pH值調節后的含硼齒水，得到含硼有機相；步驟S4:用反萃劑反萃所述含硼有機相，得到有機相及水相，其中，所述反萃劑為去離 子水或堿性水溶液；及步驟S5 :將所述水相經蒸發、濃縮、結晶后得到硼酸或硼酸鹽。
2.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S1中，所述含 硼鹵水為硼酸母液、提鉀后老鹵、鹽湖原鹵水、硫酸鎂母液或硝酸鎂母液中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S1中，調節所 述含硼鹵水的pH值調節在1?4之間具體為用鹽酸調節所述含硼鹵水的pH值穩定在1? 4之間。
4.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S2中，所述萃 取劑與稀釋劑按體積百分比在1:4?4:1之間。
5.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S2中，所 述一元醇為2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一種；所述二元醇為2-乙基-1，3-己二醇、 2-丁基-2-乙基-1，3-己二醇、3-甲基-2，4-庚二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、2-丁 基-2_乙基-1，3-丙_二醇、2_甲基_2_壬基-1，3-丙_二醇、2，2- _二芳基_1，3-丙_二醇、2_乙 基-2- 丁基-1，3-丙二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、2-甲基-3-芐基-1，3- 丁二醇、 2. 2- _二甲基 _1-節基 _1，3-丙_二醇、2，2, 5- 二甲基-1，3-己_二醇、2，3, 5- 二甲基-1，3-己 二醇、2，3，6-三甲基-1，3-庚二醇、2，2，6-三甲基-1，3-庚二醇中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S2中，所述芳 香烴類為苯、甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯酚。
7.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S3中，所述 萃取為離心萃取，離心機轉速為1500?12000r/min ;所述萃取的條件為：絡合時間為1? 20min，萃取溫度為10?60°C;萃取時，所述含硼有機相與水相體積比為0. 2?5，所述含硼 鹵水流速范圍為20?2000L/h。
8.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S4中，所述 反萃的條件為：反萃時間為1?20min,反萃溫度為10?30°C,離心機轉速范圍1500? 12000r/min ;反萃時,所述有機相與水相體積比為0. 3?3,所述反萃劑流速范圍為80? 1000L/h。
9.根據權利要求1所述的從含硼鹵水中分離硼的方法，其特征在于，步驟S4中，所述堿 性水溶液為pH為8?14的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。
【文檔編號】C01B35/10GK103482640SQ201310452804
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】李法強, 王敏, 彭正軍, 時歷杰, 祝增虎, 康為清, 諸葛芹 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所