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硼礦化學加工
鎖定
硼礦化學加工( chemical processing of borate mineral)是先製取硼砂和硼酸,由硼砂和硼可製造一系列硼化合物及元素硼。
- 中文名
- 硼礦化學加工
- 外文名
- chemical processing of borate mineral
- 分 類
- 水溶性和水不溶性
- 研究時間
- 18世紀初
硼礦化學加工背景介紹
英文名 chemical processing of borate mineral
硼礦是無機鹽工業的重要原料,有水溶性和水不溶性兩類。硼礦加工是先製取硼砂和硼酸,由硼砂和硼可製造一系列硼化合物及元素硼。
硼礦化學加工歷史及發展
硼礦化學加工的研究始於18世紀初。1702年,G.霍姆貝用天然硼砂礦與硫酸亞鐵反應首先製得了硼酸。1728年L.萊默裏、1732年C.T.傑弗裏分別通過加熱硼砂和酸的水溶液得到了硼酸。1808年,英國人H.戴維和法國人J.-L.蓋-呂薩克、L.-J.泰納爾單獨地又幾乎是同時地製得了元素硼。
硼礦化學加工加工方法
因礦石組成不同而異,目前工業上使用的硼礦有水溶性和水不溶性兩類。
水溶性硼礦的加工 水溶性硼礦有天然硼砂礦和鹽湖滷水中的硼酸礦,以天然硼砂礦為主。①天然硼砂礦的精製:將天然硼砂礦破碎,用水溶解、過濾、結晶、分離、乾燥即得五水硼砂和十水硼砂。目前產量最大的是美國。②鹽湖滷水中硼酸的提取:將含氧化硼約1%的滷水用萃取劑(多元醇在煤油中的溶液)進行萃取,用稀硫酸作反萃取劑,將硼酸從有機相中反萃出來,經蒸發、結晶、離心分離、乾燥即得硼酸成品。
水不溶性硼礦的加工 水不溶性硼礦種類很多,在工業上主要有硬硼鈣石和硼鎂石兩種,其加工方法主要有酸法、鹼法及碳銨法。酸法適合於含硼高的富礦;鹼法既適合於富礦也適合於貧礦,由中國首先開發成功。硬硼鈣石的加工還可採用直接提純法,使氧化硼的含量富集到35%~45%,直接用於玻璃生產。
①酸法 可用硫酸、鹽酸、硝酸。酸法浸取多在常壓下進行,浸取方式有間歇式和連續式兩種。將粉碎至120目左右的礦粉,在裝有水的耐酸反應器中,慢慢加酸分解,再經過濾、蒸發、結晶、分離、乾燥得硼酸產品。例如硼鎂石用硫酸分解的反應式為: 2MgO·B2O3·H2O+2H2SO4─→2H3BO3+2MgSO4 生成的硼酸與硫酸鎂難以分離完全,致使硼酸的收率低。為提高硼酸的收率,工業上採用蒸餾法或萃取法分離硼酸與硫酸鎂。如果原料是硬硼鈣石,則硫酸法優於鹽酸法,用硫酸時能生成不溶性的硫酸鈣,易於分離,故硼酸收率高。
②鹼法 用燒鹼或純鹼分解,有加壓鹼解法、碳鹼法及多硼酸鈉法。加壓鹼解法收率高,反應時間短,但工藝流程長(圖2)。將塊狀硼礦石在窯內於600~800℃下煅燒脱水,經粉碎至120目,在混料罐內與過量鹼混合後送入帶有攪拌的鹼解器內,在140℃、4MPa下反應幾小時,經過濾、碳化、結晶、分離、乾燥得硼砂。含純鹼的母液經苛化後回收使用。反應式為:
2MgO·B2O3+2NaOH+H2O─→2NaBO2+2Mg(OH)2
4NaBO2+CO2─→Na2B4O7+Na2CO3
Na2CO3+Ca(OH)2─→2NaOH+CaCO3
③碳銨法 與加壓鹼解法工藝過程相似,不同之處為用碳酸氫銨代替鹼。反應壓力與温度有關,並隨反應的進行由高變低,開始時可達10MPa,得到的產物為硼酸銨,需經蒸餾脱氨得到硼酸,氨可循環使用。但該法流程長,氨不能完全循環,脱氨的能耗較大。
硼礦化學加工產品用途
硼化合物的消費構成各國不同。美國主要用於製造玻璃、玻璃纖維、釉藥及有關工業中,用量約佔美國國內消費量的一半;歐洲主要用在洗滌劑和釉藥中,約佔總消費量的二分之一。
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