[发明专利]硼酸锌制备过程中的重金属去除工艺

说明书

本发明公开了一种硼酸锌的制备过程中的重金属去除工艺，通过硫酸锌纯化、硼酸锌合成纯化、母液纯化三级控制来实现的，即控制原料硫酸锌引入的重金属含量，控制重金属在硼酸锌中的分布比例，控制循环套用的母液中的重金属含量。通过源头去除、过程分布、母液累积三级控制的方法，完成对整个硼酸锌制备过程中的重金属的去除，实现高品质低重金属含量硼酸锌的制备，大幅提高国产硼酸锌在国际市场上的竞争力。

技术领域

本发明涉及一种重金属去除方法，具体涉及一种硼酸锌的制备过程中的重金属去除工艺。本发明属于无卤阻燃剂领域。

背景技术

硼酸锌(Zinc borate)是一种环保型的非卤素阻燃剂，根据组成不同(XZnO₃·YB₂O3·ZH₂O)，硼酸锌阻燃剂有十几个品种。最常用的品种为2335型硼酸锌，具有无毒、低水溶性、高热稳定性、分散性好等特性。

2335型硼酸锌作为一种高效的阻燃剂，广泛应用于塑料、橡胶加工、交通运输、航天航空、纤维织物、陶瓷釉料、涂料等领域。作为氧化锑或其它卤素阻燃剂的多功能增效添加剂，有效提高阻燃性能，减少燃烧时烟雾的产生，并可以调节橡塑产品的化学，机械，电等方面的性能；作为含卤素等阻燃剂的部分或完全环保替代品，被广泛的直接应用于塑料和橡胶的加工，如PVC、PE、PP、增强聚酰胺、聚氯脂、聚苯乙烯、环氧树脂、聚脂酸乙烯树脂及天然橡胶，苯乙烯丁二烯橡胶、氯丁橡胶等；可以被应用于纸张、纤维织物、装饰板、地板革、壁纸、地毯、陶瓷釉料、杀菌剂、涂料的生产中，以提高阻燃性能。

硼酸锌的出口标准中对重金属含量的要求很高，比如欧盟标准要求重金属Pb、Cd含量均要求小于5ppm。在目前硼酸锌的新型制备工艺中所用到的市售硫酸锌是由富含重金属的管道灰次氧化锌加酸制备得到的，将硫酸锌制备成氢氧化锌，以氢氧化锌和硼酸来合成硼酸锌。如果不对工艺过程加以控制会不可避免的会导致硼酸锌的重金属含量超标，目前此领域尚缺乏相关技术研究成果，亟需通过工艺创新以低成本、高效率的方法解决此问题，提高我国自主生产硼酸锌的产品品质，大幅提高国产硼酸锌在国际市场上的竞争力。

发明内容

为解决硼酸锌生产工艺中从市售硫酸锌到硼酸锌产品这一过程的重金属累积造成终产品重金属超标的问题，本发明将硼酸锌生产工艺拆分为三个工段分别进行重金属去除纯化技术，(1)硫酸锌纯化：采用活性锌粉对购得的市售硫酸锌进行置换纯化，初步去除大部分的重金属(包含有Pb、Cd、Mn等不活泼重金属)；(2)硼酸锌合成纯化：通过向硼酸-氢氧化锌合成硼酸锌反应体系中加入硫酸增强体系酸度，改变重金属在母液/硼酸锌产品二者中的分布比例，降低产品中重金属累积量；(3)母液纯化：由于硼酸锌母液在工艺上需要循环套用，重金属杂质会逐批累积，为解决母液套用问题需进一步对硼酸母液进行活性锌粉置换纯化，降低母液中的重金属至可接受范围。通过上述三级重金属去除工艺，可有效降低硼酸锌中的重金属含量，检测结果可达到欧盟出口标准。

为实现上述方案及目的，本发明采用下述具体的技术方案：

一种硼酸锌制备过程中的重金属去除工艺，主要通过硫酸锌纯化、硼酸锌合成纯化、母液纯化三级控制来实现的，即控制原料硫酸锌引入的重金属含量，控制重金属在硼酸锌中的分布比例，控制循环套用的母液中的重金属含量。

优选的，上述硼酸锌制备过程中的重金属去除工艺，包括以下步骤：

(1)硫酸锌纯化：将购买的市售硫酸锌溶液加入至反应釜内，控制温度为15-45℃，加入还原性锌粉，搅拌反应5-20min，过滤分离，得到纯化后的硫酸锌溶液可用于合成氢氧化锌；(2)硼酸锌合成纯化：在硼酸-氢氧化锌合成硼酸锌工段，将硼酸水溶液加入到反应釜，加入硫酸，搅拌均匀后加入氢氧化锌，升温至95℃反应6h，分离得到低重金属含量的硼酸锌产品及母液；(3)母液纯化：将母液加入至反应釜内，开启搅拌，控制温度为35-55℃，加入还原性锌粉，搅拌反应5-20min，过滤分离，得到纯化后的母液，可循环套用至硼酸锌合成中。