专利名称：用钠硼解石制造硼酸钙的方法
技术领域：
本发明涉及一种用钠硼解石为原料，以盐酸和石灰为分解剂制造硼酸钙的方法。
背景技术：
钠硼解石是重要的硼矿物资源，是制造硼砂和硼酸的原料，也应用于玻璃和陶瓷工业中，由于其含有相当数量的碱金属元素(Na2O含量在6-7.5％)，限制了它在无碱玻璃中的应用。
由钠硼解石制造硼酸钙的方法也有一些报导，例如1991年，意大利库劳比公司在中国申请的专利91104633.X，该技术的反应原理是反应条件温度120-200℃，压力2-16巴，B2O3/CaO＝1-1.25，pH＝11-12。该方法是以生产硼酸钠和硼酸钙为目的，理论上硼酸钙产品中硼产率只有50％。
此法缺点是①硼酸钙产品中硼的产率低；②反应条件比较苛刻。
1992年雷振玺申请的中国专利技术92110544.4，其特点是用碳酸化氨水分解钠硼解石，矿粉中的钙转变成碳酸钙沉淀，液相为硼酸铵和硼酸钠溶液。过滤去碳酸钙和不反应的杂质，含铵、钠的硼酸盐溶液用硝酸钙和氢氧化钙溶液处理，生成硼酸钙沉淀和钠、铵的硝酸盐和氢氧化铵溶液。经过过滤分离，固体物料再经烘干，即得到硼酸钙产品，滤液经过蒸发浓缩，冷却结晶，分离出固体硝酸钠，母液含硝酸铵送回去制造硝酸钙溶液。
此法缺点是生产过程过于复杂，投资和操作费用高。
本发明的目的是以一种生产过程简单和操作条件较缓和的方法来分解钠硼解石，并使其中的硼全部转变为硼酸钙，而且硼酸钙的产率高。
发明内容
本发明是用含B2O337-42％、粒度为60-200目的钠硼解石矿粉为原料，以盐酸和石灰为分解剂，按钠硼解石中的Na2O、石灰中的CaO和盐酸中的氯化氢摩尔比Na2O∶CaO∶HCl为1∶0.9-1.6∶0.9-1.1配料，反应温度＜50℃，搅拌下，pH＝9-13进行反应2-9小时，反应产物经过滤、洗涤和干燥，得到含B2O339.0-42.5％、Na2O＜0.5％的硼酸钙。
含NaCl 60-150g/L、B2O3＜12g/L、pH＝9-13的硼钙母液，经蒸发浓缩，分离出NaCl固体后，含B2O3高的浓缩液可返回利用。
分解剂除生石灰外，还可以是盐酸和熟石灰Ca(OH)2粉料或石灰乳。
本发明的技术原理是以盐酸和氧化钙为分解剂，按下列反应式分解钠硼解石
若加入的氧化钙适量超过，则还可进一步反应为
本发明硼酸钙的生产过程如下分解反应在敞口或有封头的带搅拌装置的反应罐中，按液固比2-8∶1装入除化灰机用的以外全部硼钙洗液和部分硼钙母液，然后按钠硼解石中氧化钠量依Na2O∶CaO∶HCl＝1∶0.9-1.6∶0.9-1.1(摩尔)比例。在搅拌条件下加入钠硼解石矿粉，石灰和盐酸。反应温度＜50℃，反应时间2-9小时。反应的pH＝9-13，调节加入的氧化钙量即可获得B2O3∶CaO＝1∶0.8-1.1(摩尔比)的产品。
压滤与洗涤分解反应结束后，将反应罐中的料浆压送至压滤机，保持压力为0.3-0.6MPa过滤。滤液流入硼钙母液槽中。滤液滤净后，用1.0-2.5倍硼矿粉量的清水洗滤饼。洗水流入硼钙洗液槽中，以备返回配料和制备石灰乳用。洗液流净后，用0.3-0.6MPa的压缩空气吹除滤饼中的水份。待无液滴吹出为止。
滤饼干燥自压滤机卸出的湿滤饼，可用旋转闪蒸干燥机或中空浆叶搅拌式干燥机干燥。干燥条件为物料温度120-180℃，物料停留时间小于或等于3小时，根据用户对产品的要求和所用干燥机的型式，调整干燥条件，即可制得含B2O339.0-42.5％的硼酸钙产品。
母液处理硼钙母液中含NaCl 60-150g/L、B2O31-8g/L，可以通过蒸发浓缩高温下分离析出的氯化钠，液体再返回硼钙配料；或者用盐酸，中和，调整pH＝6-9，合乎环保工业污水排放标准后排放。
图1为用盐酸和石灰分解剂与钠硼解石制造硼酸钙的生产过程示意图其中1-分解反应；2-过滤与洗涤；3-产品干燥；4-母液处理。
A-盐酸，B-石灰，C-钠硼解石矿粉，D-硼酸钙产品，E-清水，F-洗液，G-母液，H-制石灰乳。
本发明用钠硼解石制硼酸钙方法的特点1、用盐酸与石灰、消石灰或石灰乳作为分解剂，分解含B2O337-42％的钠硼解石矿粉制造硼酸钙，获得的产品硼酸钙含B2O341.0-41.5％，硼的收率高达96-99.2％。
2、本方法的分解反应条件缓和，分解温度＜50℃。
3、本方法由于使用了盐酸，使硼钙母液中含NaCl 60-150g/L，经浓缩离析出的氯化钠可作为副产品。加盐酸中和至pH＝6-9，可达到环保标准排放。
具体实施例方式
实施例1在一敞口带搅拌的反应罐中，加入硼钙洗液0.8m3和硼钙母液2.2m3开动搅拌机，投入钠硼解石(含B2O338.7％、CaO 12.45％和Na2O 6.89％)矿粉(粒度90％通过160目)。搅拌均匀后，加入含HCl 31.5％的盐酸257kg和含CaO 160g/L的石灰乳0.92m3。维持反应温度32℃，反应至pH达到11；时间6小时，即停止反应。将反应罐中物料压送至压滤机，保持过滤压力0.4MPa，滤液流入硼钙母液槽。待滤液滤净后，用1.8m3清水洗硼钙滤饼、洗液流入硼钙洗液槽(以备配制石灰乳和返回反应罐配料使用)。待洗液滴净后，用0.4MPa压缩空气吹除滤饼中的水份，待水滴吹净后，即可卸料。卸出湿的滤饼1670kg，滤饼送往旋转闪蒸干燥机干燥，保持出料温度165℃，即可制得合格产品硼酸钙(其含B2O341.5％、CaO 29.3％和Na2O 0.2％)925kg，硼收率99.2％。
硼钙母液含NaCl 102g/L、B2O32.45g/L，除返回配料外，其余的(1.27m3)送往氯化钠回收工序处理。
实施例2在一敞口带搅拌的反应罐中，加入全部硼钙洗液和硼钙母液2.3m3，开动搅拌器，加入含B2O337.5％、GaO 12.1％、Na2O 6.68％，粒度90％通过160目的钠硼解石矿粉1000kg。搅拌均匀后，加入含活性CaO 71％的消石灰170kg和含HCl 31％的盐酸253.7kg。反应温度35℃。反应时间5小时，pH达到9.8，结束反应。将反应罐料浆压送至板框压滤机压滤，压力0.4MPa，滤液流入硼钙母液槽，待母液全部滤出后，用清水1.7m3洗涤硼钙滤饼，洗液流入硼钙洗液槽，洗涤结束后，用0.4MPa压缩空气吹除滤饼中的水份，待吹净后，即可卸出滤饼，得到湿滤饼重量1547kg。湿滤饼送往干燥工序，用中空浆叶搅拌式干燥机干燥，保持物料干燥温度130℃，时间1.5小时。干燥后硼钙产品含B2O341.0％、CaO 28.15％、Na2O 0.19％。重量894kg，硼收率97.74％。
硼钙母液含B2O3100g/L、Na2O 6.5g/L，除返回配料外，余下1.26m3送往氯化钠回收工序处理。
权利要求
1.一种用石灰分解钠硼解石制造硼酸钙的方法，其特征在于本方法是用含B2O337-42.0％，粒度为60-200目的钠硼解石矿粉为原料，以盐酸和石灰为分解剂，按钠硼解石中Na2O、石灰中的CaO和盐酸中的氯化氢摩尔比Na2O∶CaO∶HCl＝1∶0.9-1.6∶0.9-1.1配料，反应温度＜50℃，搅拌下，pH＝9-13进行反应2-9小时，反应产物经过滤、洗涤和干燥，得到含B2O339.0-42.5％、Na2O＜0.5％的硼酸钙；含NaCl60-150g/L、B2O3＜12g/LpH＝9-13的硼钙母液，经蒸发浓缩，分离出NaCl固体后，含B2O3高的浓缩液可返回利用；即使在不返回利用的条件下，硼的收率仍可达到96-99.2％。
2.按照权利要求1所述硼酸钙的制备方法，其特征在于所用的分解剂还可以是盐酸与熟石灰Ca(OH)2粉料或石灰乳。
3.按照权利要求1所述硼酸钙的制造方法，其特征在于干燥硼酸钙滤饼是用旋转闪蒸干燥机或中空浆叶搅拌式干燥机，干燥的条件为干燥物料的温度120-180℃，干燥时间≤3小时。
全文摘要
本发明提供了一种用钠硼解石制造硼酸钙的方法，该方法是用钠硼解石矿粉为原料，以盐酸和石灰为分解剂，以钠硼解石中的Na
文档编号C01B35/12GK1654327SQ20051004565
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者胡德生, 丛锡岱 申请人:大石桥市硼制品厂