专利名称：硼镁矿制取硼酸联产碳酸镁生产方法
技术领域：
本发明涉及一种硼矿加工技术领域。
目前国内硼镁矿生产硼酸的方法，主要是采用硫酸分解硼镁矿，制取硼酸后，母液中硼酸与硫酸镁达成共饱和点。母液处理有两种方式，一是排放，严重污染环境；二是回收硫酸镁，但硫酸镁带有硼酸，产品质量达不到产品标准，效益较差。
本工艺寻求一种硼镁矿的加工方法，既能解决工艺中母液的处理问题，又能使硼镁矿中有效成分得到综合利用。
本发明是通过以下方式实现的从硼镁矿制取硼酸并联产碳酸镁工艺是用铵盐与硼镁矿复分解反应，冷却结晶，分离制得硼酸；分离出的硼酸母液回收利用；反应放出的氨调制成碳化氨水与分离出的硼酸母液反应，制取碳酸镁。分离碳酸镁后，合成母液返回硼镁矿的复分解反应，循环使用。具体工艺过程为1.硼镁矿的分解将铵盐溶液与硼镁矿粉在搅拌下加热至近沸反应，过滤，滤液冷却结晶，分离出硼酸，溶液为硼酸母液。复分解反应中放出的氨气用水吸收制成氨水，这部分氨水加入碳酸氢铵或者CO2调成碳化氨水，供碳酸镁合成使用。
以硫酸铵与西藏库水硼镁矿反应为例，其反应式如下
上述的铵盐一般使用硫酸铵、硝酸铵或氯化铵。
上述的硼镁矿为库水硼镁矿、柱硼镁石和多水硼镁矿为主要成分的矿粉。本工艺采用西藏硼镁矿有较好的效果。
上述反应控制温度在溶液沸点10℃左右。
上述反应的铵盐浓度在0.8mol/l-3mol/l之间。
上述反应的铵盐与硼镁矿的摩尔比为NH4+/Mg2+＝1.5-4.0∶1，且比值越大，硼矿分解率越高。
2.碳酸镁的合成将上述的硼酸母液与碳化氨水合成碳酸镁，分离碳酸镁的母液返回硼镁矿的分解工序，以硫酸铵分解硼镁矿为例
上述反应中硼酸母液中Mg2+的浓度在0.5-2mol/L。
上述反应中碳化氨水中NH3H2O/NH4HCO3(mol)＝0-3.0∶1，用量NH4HCO3/Mg2+＝1-2.5∶1。
上述反应中反应温度控制在40-90℃。
合成沉淀物经洗涤、分离、干燥、粉碎得碳酸镁产品，也可以由碳酸镁煅烧得氧化镁产品。合成母液返回复分解反应。
本工艺的积极效果是既能生产出硼酸产品，符合GB538-90标准，又能生产出碱式碳酸镁产品，符合GB1612-88标准。使硼镁矿得到了综合利用，整个工艺流程溶液循环使用，无废液排放，无环境污染问题。原料消耗少，理论上除原料硼镁矿外，不消耗其他原料。生产成本低，有可观的经济效益。
下面结合实施例对本工艺做进一步说明，但本发明并不限于本实施例。
实施例一在装有带搅拌的复分解反应器中加入170m水和硫酸铵18g，加热溶解后，加入30g硼镁矿粉(含B2O3％30.97％，MgO15.94％)，加热至沸，放出氨气，微沸下反应3小时，过滤并洗涤，得溶液180ml，含B2O349.25g/L，MgO22.16g/L。
实施例二在装有带搅拌的复分解反应器中加入100ml水和氯化铵9.4g，加热溶解后，加入20g硼镁矿粉，加热至沸，反应0.5小时，过滤并洗涤，得溶液204ml，含B2O329.27g/L，MgO14.14g/L。
实施例三在装有带搅拌的复分解反应器中加入100ml水和硝酸铵14g，加热溶解后，加入20g硼镁矿粉，加热至沸，维持微沸下反应2小时，过滤并洗涤得溶液220ml，含B2O325.43g/L，MgO12.25g/L。
实施例四在装有带搅拌的复分解反应器中加入300ml水和硫酸铵45g，加热溶解后，加入70g硼镁矿粉，加热至沸，维持微沸下反应2小时，过滤并洗涤得溶液300ml，结晶出17克硼酸。并得硼酸母液300ml。
实施例五将实施例四的硼酸母液(含B2O328.28g/L，MgO31.72g/L)用含有氨浓度为120g/L，NH3H2O/NH4HCO3＝1.75∶1的碳化氨水110ml在75℃反应1小时，过滤、洗涤、烘干制得18g碳酸镁，并得到420ml合成母液。
实施例六将实施例五含有MgO5.51g/L，B2O322.34g/L，(NH4)2SO4121.85g/L的合成母液420ml，装入带搅拌的分解反应器中，加入硼镁矿70g，在煮沸下反应2小时，制得硼酸溶液350ml，冷却结晶后得硼酸32g，硼酸母液加入合成反应器中，加入碳化氨水145ml，碳化氨水组成NH3H2O/NH4HCO3＝1.75∶1，NH3浓度120g/L，在75℃下反应1hr，制得碳酸镁20.5g，并得到457ml合成母液(含MgO5.63g/L，B2O321.36g/L，(NH4)2SO4117.57g/L)。
权利要求
1.一种从硼镁矿制取硼酸并联产碳酸镁的方法，其特征在于1.1用铵盐与硼镁矿复分解反应，冷却结晶，分离制得硼酸；1.2复分解反应放出的氨调制成碳化氨水与分离出的硼酸母液反应，制取碳酸镁；1.3分离碳酸镁后的铵盐母液，返回硼镁矿的复分解反应，循环使用。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述铵盐浓度以NH4+计为0.8-3.0mol/L。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述铵盐为硫酸铵、硝酸铵或氯化铵。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所述的硼镁矿为以库水硼镁矿、柱硼镁石和多水硼镁矿为主要成分的矿粉。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于反应温度在溶液沸点左右。
6.根据权利要求1-5的方法，其特征在于所述的铵盐与硼镁矿的摩尔比为NH4+/Mg2+＝1.5-4.0∶1。
全文摘要
本发明涉及硼镁矿加工技术领域。本发明用硼镁矿制取硼酸并联产碱式碳酸镁的生产方法的特点是用铵溶液分解硼镁矿粉制取硼酸溶液,该溶液冷却结晶出硼酸后的硼酸母液与回收氨水调成的碳化氨水反应制取碳酸镁,反应的母液返回硼镁矿的分解,循环使用。其优点是使硼镁矿得到了综合利用,整个流程无废液排放,生产成本低,有可观的经济效益。
文档编号C01F5/00GK1256242SQ9912627
公开日2000年6月14日 申请日期1999年12月23日 优先权日1999年12月23日
发明者孙新华, 欧秀芹 申请人:化学工业部天津化工研究设计院