專利名稱：偏硼酸鈣的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是以硼砂、石灰粉和鹽酸為原料，通過一步法直接制得偏硼酸鈣(CaO·B2O3·nH2O)的方法(其中n＝2，4或6)。
合成硼酸鈣的方法有很多，1996年的《現(xiàn)代化工》中指出用硼砂與鈣鹽(氯化鈣、硝酸鈣或硫酸鈣)復(fù)分解反應(yīng)，由于反應(yīng)體系的pH在中性范圍，制造的硼酸鈣屬于多硼酸鈣(B2O3/CaO＞1)。文獻(xiàn)報導(dǎo)了用硼砂與石灰乳反應(yīng)不能制得純凈的偏硼酸鈣(B2O3/CaO＝1)?！杜鸹锏纳a(chǎn)與應(yīng)用》一書中介紹，在國外有以硼硅鈣石為原料用CO2氣體分解硼礦，再用石灰乳與分解液反應(yīng)制造偏硼酸鈣，其實質(zhì)是以硼酸和石灰乳反應(yīng)制造。在國內(nèi)有用含硼酸、硼酸銨或碳化法分解硼礦的碳化液與石灰乳反應(yīng)制造偏硼酸鈣的，中國專利ZL92110544.4用硝酸鈣、硼砂和氫氧化鈣反應(yīng)制造的。但是或者生產(chǎn)流程長、投資高，或者產(chǎn)品質(zhì)量不理想，消耗高等原因，均難于立足市場經(jīng)濟(jì)的年代。1962年在世界上曾有美國專利(US3,032,391)提出用硼砂、氫氧化鈉、氫氧化鈣(或氧化鈣)與鈣鹽反應(yīng)制造偏硼酸鈣的方法，同年美國專利(US3,032,392)又提出用硼砂氫氧化鈣或氧化鈣和硫酸鈣(石膏)為原料制造的專利。還有文獻(xiàn)中介紹的以氯化鈣為原料的方法，有用偏硼酸鈉或其與氫氧化鈉的混合物，而且在其大量過剩條件下與氯化鈣溶液反應(yīng)制取。
本發(fā)明的目的是采用最短的生產(chǎn)過程，最低的投資費用，廉價的原料來制造滿足市場的優(yōu)質(zhì)偏硼酸鈣。
本發(fā)明采用了下述手段1.嚴(yán)格控制硼砂、石灰粉、鹽酸原料的配比，使合成反應(yīng)在只存在BO2(相當(dāng)于pH＞10)條件下進(jìn)行。
2.控制反應(yīng)條件，使偏硼酸鈣產(chǎn)品在較低過飽和度的條件下生成。從而達(dá)到產(chǎn)品是成份穩(wěn)定的化合物，而不是多種組分的混合物；產(chǎn)品是晶體，而不是無定形體。這樣，偏硼酸鈣晶體則有利于固液分離，洗去雜質(zhì)，含游離水少，容易干燥。
本發(fā)明生產(chǎn)偏硼酸鈣的工藝過程見附圖
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附圖中1-固體硼砂，2-固體石灰粉，3-鹽酸槽，4-反應(yīng)罐，5-過濾設(shè)備，6-洗滌水槽，7-干燥設(shè)備，8-產(chǎn)品，9-中和罐在反應(yīng)罐[4]中裝入全部洗水，部分母液或清水，在攪拌條件下加入石灰粉[2]、鹽酸和硼砂[1]，反應(yīng)溫度低于45℃，反應(yīng)3～10小時，隨后將反應(yīng)罐中的料漿送去過濾，將偏硼酸鈣與母液分離，母液部分返回反應(yīng)罐配料，部分送往中和罐[9]中和，達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)后排放，或者去蒸發(fā)濃縮，回收其中的氯化鈉。過濾機(jī)[5]上的濾餅用清水洗滌，洗水返回配料，洗后的硼鈣濾餅送往干燥，根據(jù)用戶情況，控制干燥、溫度和時間，可生產(chǎn)含B2O335％的四水偏硼酸鈣，也可生產(chǎn)含B2O342％的二水偏硼酸鈣。視石灰粉的質(zhì)量，產(chǎn)品中B2O3∶CaO＝0.95～1.02(摩爾比)硼收率大于95％。
本發(fā)明所用石灰粉可為化工用石灰，也可用質(zhì)量好的生石灰(磨細(xì)至＜80目)可以直接投入反應(yīng)罐，也可設(shè)一調(diào)漿罐，在此罐中將石灰粉與洗水調(diào)成漿狀，用壓縮空氣或泵打入反應(yīng)罐。
反應(yīng)罐可以是敞口式，也可用有封頭的裝有攪拌機(jī)的反應(yīng)罐，反應(yīng)罐可用搪瓷，也可用玻璃鋼制成。
鈣化反應(yīng)物料配比，視石灰粉質(zhì)量其與硼砂配料的摩爾比在1.8～2.3∶1，鹽酸可用工業(yè)鹽酸，其與硼砂配料的摩爾比在1.8～2.4∶1，配料的液固比為3～7∶1，反應(yīng)溫度低于45℃，時間3～10小時。
過濾設(shè)備可用離心式分離機(jī)，也可用板框式壓濾機(jī)。
母液中和可用鹽酸或工業(yè)廢酸，也可用硼砂車間碳解尾氣中的CO2中和，后者在中和后需設(shè)1小的壓濾機(jī)，分離出固體物質(zhì)，再去蒸發(fā)回收氯化鈉。
干燥設(shè)備可用紅外干燥箱，也可用旋轉(zhuǎn)快速干燥器或流化床干燥器，于燥溫度110℃～170℃，物料停留時間0.1秒～2小時。
本發(fā)明的效果如下1.工藝流程短，專用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，投資少；2.產(chǎn)品堆密度大，節(jié)省包裝費用；3.本工藝硼收率高，反應(yīng)溫度低，能耗低；4.本工藝與現(xiàn)有硼砂廠聯(lián)合，可增大工廠抗市場風(fēng)險能力；5.本方法制得的偏硼酸鈣為晶體，純度高，易分離和干燥。
實施例在一個配有攪拌器的2m3鋼制罐中，加入硼鈣洗滌水3m3，啟動攪拌，加入石灰粉155公斤，攪拌均勻后，即可用泵送到反應(yīng)罐。
反應(yīng)罐為6m3搪瓷反應(yīng)罐，攪拌下，加入石灰料漿，再加入31％鹽酸300公斤，硼砂530公斤，在常溫下反應(yīng)4小時，生成的偏硼酸鈣料漿，用離心機(jī)分離，用清水洗滌離心機(jī)上的濾餅，洗至洗滌水的比重為O°Be′，濾餅送去干燥2小時，可得偏硼酸鈣產(chǎn)品420公斤，產(chǎn)品含B2O342.3％，CaO 34.2％，堆密度為750kg/m3。
濾液用廢酸中和至pH＝8.5～9.0后排放，洗滌水全部回收配料用。
權(quán)利要求
1.一種用硼砂、鈣鹽和氫氧化鈣制取偏硼酸鈣的方法，其特征在于本工藝方法是直接使用固體硼砂、石灰粉和鹽酸為原料，在嚴(yán)格控制配料比和反應(yīng)條件下，反應(yīng)只生成偏硼酸鈣，此一步法制得的產(chǎn)品，經(jīng)過濾、分離、洗滌、干燥，即可得到偏硼酸鈣的二水合物或四水合物；濾液部分返回配料，部分經(jīng)中和后排放或蒸濃回收氯化鈉，洗滌水全部返回用于配料。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用固體硼砂和石灰粉及鹽酸為原料時，要嚴(yán)格制控它們?nèi)叩哪柋葹镃aO∶HCl∶Na2B4O7＝1.8～2.4∶1.8～2.3∶1，反應(yīng)在pH＞10的條件下進(jìn)行，溫度低于45℃，時間3～10小時。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于合成偏硼酸鈣的反應(yīng)罐既可以用搪瓷材料，也可以用玻璃鋼材料；形狀可以是有封頭的容器，也可以是敞口的容器。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于偏硼酸鈣料漿的過濾設(shè)備，可以用離心分離機(jī)，也可以用板框式壓濾機(jī)。
5.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于偏硼酸鈣濾餅的干燥設(shè)備，可以用紅外干燥箱、旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)或流化床干燥機(jī)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于分離出偏硼酸鈣的濾液，可用鹽酸、工業(yè)廢酸或硼砂廠碳解尾氣中的CO2作為中和劑。
全文摘要
本發(fā)明是用硼砂、石灰粉和鹽酸為原料,一步法直接制取偏硼酸鈣(CaO·B
文檔編號C01B35/12GK1273939SQ0011852
公開日2000年11月22日 申請日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者胡德生, 苗華安, 仲劍初 申請人:大連理工大學(xué), 大石橋市硼制品廠