一种从含硼卤水中分离硼的方法
【专利摘要】一种从含硼卤水中分离硼的方法，包括下述步骤：调节含硼卤水的pH值调节在1～4之间；将萃取剂与稀释剂混合得到萃取有机相；将萃取有机相萃取经pH值调节后的含硼卤水，得到含硼有机相；用反萃剂反萃含硼有机相，得到有机相及水相；将水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐。本发明以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇为萃取剂，以烷烃类为稀释剂，将萃取剂与稀释剂混合得到萃取有机相，并将萃取有机相多级萃取经pH值调节后的含硼卤水，从而得到含硼有机相，再用反萃剂反萃含硼有机相，将得到的水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐，实现了含硼卤水中硼的分离，分离硼效率高。
【专利说明】一种从含硼南水中分离硼的方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及一种分离含硼卤水中硼的方法，尤其涉及一种从含硼卤水中分离硼的方法。
【【背景技术】】[0002]硼酸是一种重要的基础化工原料，在国民经济建设中用途极为广泛。目前，国内硼酸年消费量约32万吨，但是，产量仅能维持在9万吨左右，硼资源紧缺已威胁相关行业发展。而盐湖中蕴藏着大量的硼，多以液体矿的形式存在，如何从含硼卤水中分离出高纯度的硼是目前亟待解决的问题。
[0003]目前，含硼卤水中分离硼的方法主要有:酸化去除法、沉淀法、吸附法、溶剂萃取法等方法。由于溶剂萃取法具有选择性好、杂质分离彻底、硼回收率高等优点，在以后的盐湖卤水提硼中将有广阔的应用前景。
[0004]专利CN101676206A和CN102295296A中公开了一种以盐湖提锂后卤水为原料，用
2-乙基-1，3-己二醇分别与异辛醇、异戊醇组合的混合醇从卤水中萃取硼的方法，该方法从萃取剂体积分数、酸度、相比、萃取时间、萃取温度、饱和萃取容量、反萃剂浓度、反萃时间等方面加以实验，获得了混合醇从卤水中萃取提硼的最佳工艺条件，但是该方法有机相溶损严重。
[0005]专利CN101544378A中公开了含镁卤水中低浓度硼酸提取工艺方法。在室温下，用一元醇和非极性有机溶剂混合而成的有机相作为络合萃取剂萃取酸化后的卤水，得到萃取相，再用水对萃取相进行反萃，硼酸被反萃取到水相中，有机相再生利用，可以将卤水中硼含量降到20-26mg/L，但无法达到电解制备金属镁过程中对硼含量的要求(硼含量不高于lmg/L)o
[0006]专利CN102757062A公开了一种含镁盐湖老卤中萃取提硼的方法，其使用原料中B2O3为1000mg/L~20000mg/L，镁离子含量为20000mg/L~400000mg/L，着重于萃取剂的选择，经多级逆流萃取后老卤中硼含量降到30mg/L，硼酸回收率达到95%，但仍然无法达到电解制备金属镁过程中对硼含量的要求，且萃取剂脂肪醇在老卤中有一定水溶性，影响卤水后续处理。
【
【发明内容】
】
[0007]本发明要解决的技术问题在于克服现有技术分离含硼卤水中硼的分离效率低、有机相溶损高、工艺复杂的缺陷，提供一种分离硼效率高、有机相溶损低、工艺简单的从含硼卤水中分离硼的方法，该方法将水溶液中硼含量降低到lmg/L下，满足电解制备金属镁过程中对硼含量的要求。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0009]一种从含硼卤水中分离硼的方法，包括下述步骤:
[0010]步骤S1:调节所述含硼卤水的pH值调节在I~4之间；[0011]步骤S2:将萃取剂与稀释剂混合得到萃取有机相，其中，所述萃取剂为一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇，所述稀释剂为烷烃类；
[0012]步骤S3:将所述萃取有机相萃取经pH值调节后的含硼卤水，得到含硼有机相；
[0013]步骤S4:用反萃剂反萃所述含硼有机相，得到有机相及水相，其中，所述反萃剂为去离子水或碱性水溶液；及
[0014]步骤S5:将所述水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐。
[0015]在本实施例中，步骤SI中，所述含硼卤水为硼酸母液、提钾后老卤、盐湖原卤水、硫酸镁母液或硝酸镁母液中的至少一种。
[0016]在本实施例中，步骤SI中，步骤SI中，调节所述含硼卤水的pH值调节在I~4之间具体为用盐酸调节所述含硼卤水的PH值稳定在I~4之间。
[0017]在本实施例中，步骤SI中，步骤S2中，所述萃取剂与稀释剂按体积百分比在1:4~4:1之间。
[0018]在本实施例中，步骤S2中，步骤S2中，所述一元醇为2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一种；所述二元醇为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_ 二甲基-1，3-戊二醇、2-甲基-3-苄基-1，3- 丁二醇、2.2- 二甲基-1-苄基-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-庚二醇中的至少一种。
[0019]在本实施例中，步骤S2 中，所述烷烃类为三氯甲烷、三氯乙烷、100#溶剂油、150#溶剂油、200#溶剂油、260#溶剂油、D80溶剂油、航空煤油、磺化煤油、二氯甲烷、石脑油。
[0020]在本实施例中，步骤S3中，所述萃取为离心萃取，离心机转速为1500~12000r/min,所述萃取的条件为:络合时间为I~20min,萃取温度为10~60°C ;萃取时，所述含硼有机相与水相体积比为0.2~5，所述含硼卤水流速范围为20~2000L/h。
[0021]在本实施例中，步骤S4中，所述反萃的条件为:反萃时间为I~20min,反萃温度为10~30°C，离心机转速范围1500~12000r/min ;反萃时，所述有机相与水相体积比为0.3~3，所述反萃剂流速范围为80~1000L/h。
[0022]在本实施例中，步骤S4中，所述碱性水溶液为pH为8~14的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
[0023]采用上述技术方案，本发明的有益效果在于:
[0024]本发明上述实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法，以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇作为萃取剂，以烷烃类为稀释剂，将萃取剂与稀释剂按一定的体积百分比浓度混合得到萃取有机相，并将萃取有机相多级萃取经PH值调节后的含硼卤水，从而得到含硼有机相，再用反萃剂反萃含硼有机相，将得到的水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐，实现了含硼卤水中硼的分离，分离硼效率高。
[0025]另外，本发明上述实施例还提供了以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇作为萃取剂，采用多级萃取体系，能够将含硼卤水中的杂质硼降低到lmg/L以下，可满足电解制备金属镁过程中对硼含量的要求。
[0026]此外，本发明上述实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法，采用离心萃取，萃取体系的萃取能力变化小，萃取剂容损率低于0.2%，萃取剂可循环利用，成本低，可适用于工业化生产。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0027]图1为本发明实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法的步骤流程图。
【【具体实施方式】】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]请参阅图1，图1为本发明实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法的步骤流程图100，从图1中可见，从含硼卤水中分离硼的方法包括下述步骤:
[0030]步骤S1:调节所述含硼卤水的pH值调节在I~4之间；
[0031]在本实施例中，含硼卤水为硼酸母液、提钾后老卤、盐湖原卤水、硫酸镁母液或硝酸镁母液中的至少一种。上述含硼卤水中硼离子浓度在100mg/L-600mg/L之间，镁离子浓度较高，浓度范围在30000-234000mg/L之间。
[0032]具体地，用盐酸调节含硼卤水的pH值稳定在I~4之间。盐酸优选为30%浓盐酸或稀盐酸。
[0033]步骤S2:将萃取剂与稀释剂混合得到萃取有机相，其中，萃取剂为一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇，稀释剂为烷烃类；
[0034]在本实施例中，萃取剂与稀释剂按体积百分比在1:4~4:1之间。
[0035]在本实施例中，一元醇为2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一种；二元醇为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-苄基 _1，3- 丁二醇、2.2- 二甲基 _1-苄基 _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-庚二醇中的至少一种。
[0036]在本实施例中，烷烃类优选为三氯甲烷、三氯乙烷、100#溶剂油、150#溶剂油、200#溶剂油、260#溶剂油、D80溶剂油、航空煤油、磺化煤油、二氯甲烷、石脑油。
[0037]可以理解，选取合适的萃取剂与稀释剂的尤为重要，本发明提供的技术方案以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇作为萃取剂，以烷烃类为稀释剂，将二者按一定的比例进行混合得到萃取有机相，再用反萃剂反萃含硼有机相，将得到的水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐，实现了含硼卤水中硼的分离，分离硼效率高。
[0038]步骤S3:将萃取有机相萃取经pH值调节后的含硼卤水，得到含硼有机相；
[0039]在本实施例中，萃取优选为离心萃取，离心机转速为1500~12000r/min。
[0040]可以理解，采用离心萃取，萃取体系的萃取能力变化很小，萃取率仍可保持原有萃取效率的99%以上，萃取剂容损率低于0.2%，萃取剂可循环利用，成本低，适用于工业化生产。[0041]在本实施例中，萃取的条件为:络合时间为I~20min,萃取温度为10~60°C ;萃取时，含硼有机相与水相体积比为0.2~5，含硼卤水流速范围为20~2000L/h。
[0042]在本实施例中,萃取为多级萃取。具体地，以单一醇作为萃取剂时，采用三级或四级萃取体系；以混合醇作为萃取剂时，采用I~2级萃取体系；或以单一醇和混合醇作为萃取剂时，采用1-2级单一醇萃取体系与I级混合醇萃取体系相结合的方式，都能够将高镁低硼卤水中的杂质硼降低到lmg/L以下，以满足电解制备金属镁过程中对硼含量的要求。
[0043]可以理解，在萃取过程中，由于水相与有机相不互溶，进行离心搅拌，造成很大的相界面，使两相充分接触，硼由水相中经过相界面向萃取剂中扩散，经l_20min达到相平衡；依据两相密度差，通过离心作用会产生分层，以此达到分离的目的。
[0044]步骤S4:用反萃剂反萃含硼有机相,得到有机相及水相,其中，反萃剂为去离子水或碱性水溶液；
[0045]在本实施例中，反萃的条件为:反萃时间为I~20min，反萃温度为10~30°C，离心机转速范围1500~12000r/min ;反萃时，有机相与水相体积比为0.3~3，反萃剂流速范围为 80 ~1000L/h。
[0046]在本实施例中，碱性水溶液为pH为8~14的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
[0047]可以理解，用反萃剂反萃含硼有机相实现了硼与有机相的分离，得到有机相可以再次用于萃取含硼卤水中的硼，实现了萃取有机相的循环使用，降低了成本。
[0048]步骤S5:将水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐。
[0049]可以理解，含硼的水相经蒸发、浓缩、结晶后得到高纯度硼酸或硼酸盐，实现深度除硼，硼含量有原来的100mg/L~600mg/L间，降到lmg/L以内，可满足镁溶液浓缩蒸发生产镁系列产品的要求；深度除硼后的卤水溶液经浓缩、结晶，干燥得到高纯镁产品(如氯化镁或硫酸镁)，并可以作为电解金属镁原料。
[0050]本发明上述实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法，以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇作为萃取剂，以烷烃类为稀释剂，将萃取剂与稀释剂按一定的体积百分比浓度混合得到萃取有机相，并将萃取有机相多级萃取经PH值调节后的含硼卤水，从而得到含硼有机相，再用反萃剂反萃含硼有机相，将得到的水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐，实现了含硼卤水中硼的分离，分离硼效率高。
[0051]另外，本发明上述实施例还提供了以一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇作为萃取剂，采用多级萃取体系，能够将含硼卤水中的杂质硼降低到lmg/L以下，可满足电解制备金属镁过程中对硼含量的要求。
[0052]此外，本发明上述实施例提供的从含硼卤水中分离硼的方法，采用离心萃取，萃取体系的萃取能力变化小，萃取剂容损率低于0.2%，萃取剂可循环利用，成本低，可适用于工业化生产。
[0053]以下通过实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于举例说明的目的，并没有限制本发明的范围。除注明的具体条件外，实施例中的试验方法均按照常规条件进行。
[0054]实施例1
[0055]采用本发明所提供的方法从含硼卤水中分离硼，其中，含硼卤水为盐湖原卤水，其离子组成为:
[0056]
【权利要求】
1.一种从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤S1:调节所述含硼卤水的pH值调节在I~4之间； 步骤S2:将萃取剂与稀释剂混合得到萃取有机相，其中，所述萃取剂为一元醇、二元醇或由一元醇及二元醇组成的混合醇，所述稀释剂为烷烃类； 步骤S3:将所述萃取有机相萃取经pH值调节后的含硼齒水，得到含硼有机相； 步骤S4:用反萃剂反萃所述含硼有机相，得到有机相及水相，其中，所述反萃剂为去离子水或碱性水溶液；及 步骤S5:将所述水相经蒸发、浓缩、结晶后得到硼酸或硼酸盐。
2.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤SI中，所述含硼卤水为硼酸母液、提钾后老卤、盐湖原卤水、硫酸镁母液或硝酸镁母液中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤SI中，调节所述含硼卤水的pH值调节在I~4之间具体为用盐酸调节所述含硼卤水的pH值稳定在I~4之间。
4.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S2中，所述萃取剂与稀释剂按体积百分比在1:4~4:1之间。
5.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S2中，所述一元醇为2-乙己醇、3-甲基丁醇中的至少一种；所述二元醇为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-苄基-1，3- 丁二醇、2.2- 二甲基 _1-苄基 _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-庚二醇中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S2中，所述烷烃类为三氯甲烷、三氯乙烷、100#溶剂油、150#溶剂油、200#溶剂油、260#溶剂油、D80溶剂油、航空煤油、磺化煤油、二氯甲烷、石脑油。
7.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S3中，所述萃取为离心萃取，离心机转速为1500~12000r/min ;所述萃取的条件为:络合时间为I~20min，萃取温度为10~60°C;萃取时，所述含硼有机相与水相体积比为0.2~5，所述含硼卤水流速范围为20~2000L/h。
8.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S4中，所述反萃的条件为:反萃时间为I~20min,反萃温度为10~30°C,离心机转速范围1500~12000r/min ;反萃时,所述有机相与水相体积比为0.3~3,所述反萃剂流速范围为80~1000L/h。
9.根据权利要求1所述的从含硼卤水中分离硼的方法，其特征在于，步骤S4中，所述碱性水溶液为pH为8~14的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
【文档编号】C01B35/10GK103482643SQ201310453067
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】李法强, 王敏, 彭正军, 时历杰, 祝增虎, 康为清, 诸葛芹 申请人:中国科学院青海盐湖研究所