[发明专利]一种以硝酸处理硼砂矿制备硼酸和硝酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工领域，具体涉及一种以硝酸处理硼砂矿制备硼酸和硝酸钠的方法。

背景技术

我国生产工业硼酸的方法有一步法和两步法。一步法是以硫酸或盐酸处理含硼化合物直接生产硼酸的方法，其中主流工艺为硫酸法。硫酸法又包含有硫酸硼镁矿法、硫酸钠硼钙石法、硫酸硼砂矿法等。其它如盐酸法、碳铵法、多硼酸钠法，虽有报道但没走向产业化。两步法是以硫酸或硝酸与工业硼砂（十水硼砂或五水硼砂）反应制备工业硼酸的方法。硫酸法与工业硼砂反应，主产品为工业硼酸，副产品为无水硫酸钠；硝酸法与工业硼砂反应，主产品为工业硼酸，副产品为硝酸钠。由于硝酸钠的附加值和无水硫酸钠相比相对较高，因此目前我国两步法硼酸生产工艺以硝酸硼砂法为主。

但是，无论是硫酸硼砂法，还是硝酸硼砂法，和一步法硼酸工艺相比，一是存在着原料成本过高的问题，二是在副产品硫酸钠、硝酸钠的制备过程都需要对提取硼酸后的硼酸母液进行蒸发，而母液蒸发过程又需要增加大量的能源消耗。上述情况造成了生产成本的上升。

由郑学家主编的《硼化合物生产与应用》第五章第5节对硫酸硼砂法、硝酸硼砂法工艺进行了描述，其工艺过程包括硼砂溶料、溶液过滤、加酸中和、冷却结晶、硼酸分离、硼酸干燥与包装、母液蒸发（硫酸硼砂法为母液蒸发结晶）、冷却结晶、离心分离、硝酸钠干燥包装等工序。

专利CN87100553A提出了硼酸钠盐硝酸法制取硼酸联产硝酸钠的工艺方法。该方法所用的原料包括硼砂、四硼酸钠（无水硼砂）、五硼酸钠（五水硼砂）等，产品为硼酸和硝酸钠。制备硝酸钠时需将分离硼酸后的溶液浓缩至35-50Be’。而并且需对硝酸钠作醇类洗涤。

专利CN1030065A提出了硼矿制取硼酸联产硝酸钠的方法。其工艺过程需将硼矿进行焙烧，焙烧后又要与氢氧化钠反应，使三氧化二硼转化为偏硼酸钠。反应完成后将过滤所得偏硼酸钠溶液与硝酸反应，生成硼酸和硝酸钠，硝酸钠的制备过程需将硼酸母液浓缩至35-50Be’，该工艺适于处理硼镁矿和硬硼钙石矿。

上述两项专利技术同样存在着硝酸钠的制备需要对硼酸母液进行蒸发，蒸发过程耗能高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以廉价的含硼矿物替代工业硼砂生产硼酸，并在不对硼酸母液进行蒸发的条件下制得副产品硝酸钠的工艺方法，以达到降低硼酸和硝酸钠生产过程原料和能源消耗成本，降低硼酸生产成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：本发明一种以硝酸处理硼砂矿制备硼酸和硝酸钠的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、将硼砂矿和硼酸母液于浸溶槽中按固液比1：5～1：6混合，在搅拌条件下加温至90～95℃，然后计时保温浸溶30～60min；

（2）、将浸溶后的矿浆泵入压滤机过滤，获硼砂溶液和硼泥；

（3）、将硼砂溶液进行二次过滤，并将经过二次过滤的硼砂溶液送入中和反应器；

（4）、控制硼砂溶液温度为60～85℃，在搅拌条件下加入浓度为45％～67％的硝酸，中和液中硼酸浓度控制在100～160g/L之间，进行中和反应，控制中和反应终点PH值为1.5～3.5；

（5）、然后将中和完成液送往冷却结晶器进行结晶，控制结晶时间为5～8个小时，结晶终点温度为20～30℃，此时，硼酸与硝酸钠共同结晶，形成硼酸与硝酸钠的混合晶浆；

（6）、将硼酸与硝酸钠的混合晶浆放入钠硼分离器，经重力分离、脱水、洗涤、干燥制得硼酸和硝酸钠产品；

 （7）、硼酸和硝酸钠分离过程所产生的硼酸母液泵往母液储槽，循环用于硼砂矿的浸溶，母液管理温度控制在20-30℃之间。

步骤（1）中保温浸溶应控制所制得的硼砂溶液中以十水硼砂计的硼砂浓度在150～280g/L之间，85℃条件下婆美度在36～45Be′之间，浸溶终点PH值控制在6～7.5之间。

所述步骤（4）中加入硝酸浓度为60％～67％。

步骤（6）所述的钠硼分离器为充气式浮选机、搅拌式浮选机、重力分离柱、自吸式浮选机或其它型号浮选机中的任意一种。

所述步骤（1）中的硼砂矿也可以是斜方硼砂矿或钠硼钙石矿，并采用前述（1）-（7）步骤制备工业硼酸和硝酸钠。

所述步骤（1）中的硼砂矿原料为工业硼砂，以工业硼砂与硼酸母液混合并按步骤（4）控制浓度标准和PH值标准制得中和液，再按步骤（5）、（6）、（7）操作制得工业硼酸和硝酸钠。

本发明的原理：