Способ получения борной кислоты

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий сернокислотное разложение датолитового сырья, выщелачивание продукта оборотными растворами, нейтрализацию пульпы, отделение борной кислоты от шлама, промывку его и использование растворов промывки в качестве оборотных, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и сокращения расхода серной кислоты, нейтрализацию пульпы ведут прокаленным датолитовым сырьем.

Изобретение относится к способам получения борных соединений, в частности к борной кислоты. Известен способ получения борной кислоты, включающий сернокислотное разложение датолитового сырья с выщелачиванием борной кислоты из камерного продукта оборотными растворами, осаждение бората кальция из оборотных растворов, нейтрализацию пульпы боратом кальция, отделение продукционного раствора и кристаллизацию из него борной кислоты. Недостатками известного способа являются: высокие потери В₂О₃ со шлаками: до 8% от вводимого с датолитовым сырьем; низкий выход продукта (0,275 т/т датолитового концентрата); повышенный расход серной кислоты (2,46-2,48 т на 1 т борной кислоты). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения борной кислоты, включающий сернокислотное разложение датолитового сырья, выщелачивание борной кислоты из камерного продукта оборотными растворами борной кислоты, нейтрализацию образующейся пульпы дикальцийгексаборатом с последующей ее фильтрацией и получением продукционного раствора. Недостатком способа остаются: высокие потери В₂О₃ со шламами (4,8-6,4%); низкий выход продукта (0,286 т/т датолитового концентрата); повышенный расход серной кислоты (2,41-2,44 т/т Н₃ВО₃). Недостатки известного способа обусловлены сложностью регулирования водного баланса в технологической схеме. Промывной раствор с концентрацией по В₂О₃ 2,8-3,2% и маточный раствор борной кислоты с концентрацией по В₂О₃ 2,7-3,0% получаемый в результате переработки продукционного раствора, в качестве оборотных растворов возвращаются на стадию выщелачивания В₂О₃ из продукта разложения. Однако количество воды в оборотных растворах значительно превышает требуемое материальным балансом. Избыточное количество воды выводится из схемы путем осаждения из избыточных вод промежуточного продукта (дикальциевого гексабората), который используется для нейтрализации остаточной кислотности в продукте разложения. Количество избыточной воды в схеме зависит от количества воды, вводимой на промывку шлама. Чем больше вводится воды на промывку шлама, тем больше получается избыточного раствора, требующего переработки на дикальциевый гексаборат, с одной стороны, а с другой увеличение ввода воды на промывку шлама обеспечивает снижение потерь В₂О₃ со шламами и соответственно увеличение выхода продукта. Однако в известном способе ввода воды на промывку шлама ограничен остаточной кислотностью в продукте разложения. Чем больше избыточных вод, тем больше требуется известкового молока для получения дикальциевого гексабората, тем больше требуется поддерживать остаточную кислотность в продукте разложения для переведения бора, содержащегося в дикальциевом гексаборате, в раствор, что ведет к увеличению расхода серной кислоты. Целью изобретения является увеличение выхода продукта и снижение расхода серной кислоты. Поставленная цель достигается способом получения борной кислоты, включающим разложение датолитового сырья серной кислотой с выщелачиванием В₂О₃ из продукта разложения оборотными растворами, нейтрализацию пульпы прокаленным датолитовым сырьем с последующим отделением продукта от шлама, промывкой его и возвратом растворов на стадию выщелачивания. Отличием способа является использование прокаленного датолитового сырья для нейтрализации пульпы. Борный ангидрид, содержащийся в прокаленной датолитовой руде в виде углекислоторастворимого бора, на стадии нейтрализации переходит в раствор в виде борной кислоты, а связанный с ним кальций нейтрализует пульпу до требуемого по технологии значения рН 4,5-5,5. В процессе нейтрализации пульпы при значениях рН среды 4,5-5,5 и остаточной кислотности в растворе до 1,5% примеси, содержащиеся в прокаленной датолитовой руде (концентрате) не переходят в раствор, о чем свидетельствует химический состав растворов, полученных при нейтрализации остаточной кислотности дикальциевым гексаборатом и прокаленной рудой концентратом (см. табл.1). Входящие в состав руды примесные минералы остаются без изменения и при фильтрации пульпы играют роль дренажной основы. За счет улучшения дренажной основы осадка улучшаются фильтрующие свойства шламов, что дает возможность увеличить производительность фильтровального оборудования. Таким образом, дебалансные растворы борной кислоты перерабатываются на товарный продукт борат кальция, в то время как по известному способу окись кальция, входящая в состав дикальциевого гексабората, используется для нейтрализации остаточной кислотности в продукте разложения и безвозвратно теряется со шламами. Получение товарного бората кальция по технологическим соображениям осуществляют из растворов, содержащий В₂О₃ не более 2,0% а это значит, что для поддержания такой концентрации в промывном растворе требуется ввод дополнительного количества воды на промывку шлама. Это позволяет увеличить выход продукта, не снижая при этом концентрации продукционного раствора, и исключает необходимость поддержания остаточной кислотности более 1,5-2,5% Предлагаемый способ получения борной кислоты осуществляются по следующей технологической схеме. Продукт сернокислотного разложения датолитового сырья с остаточной кислотностью 1,5-2,5% поступает на выщелачивание оборотными растворами с концентрацией по В₂О₃ 2,7-3,0% (в качестве оборотных растворов используют маточный и промывной растворы борной кислоты). Образующуюся пульпу нейтрализуют прокаленной датолитовой рудой (концентратом) до рН среды 4,5-5,5 и отфильтровывают с получением продукционного раствора с концентрацией по В₂О₃ 5,0-6,5% перерабатываемого на товарный продукт борную кислоту и шлама, направляемого на стадию отмывки от борной кислоты с последующим сбросом в хвостохранилище. Из промывного раствора выделяют борат кальция. П р и м е р 1. 10 т датолитового концентрата с содержанием 17,5% В₂О₃ разлагают 6,3 т серной кислоты (моногидрата) и получают продукт разложения с остаточной кислотностью 1,5% который репульпируют раствором разбавления в количестве 65 т, представленного маточным и промывным растворами с концентрацией по В₂О₃ 2,9% Полученную пульпу нейтрализуют 1,8 т датолитового концентрата, полученного путем обогащения датолитовой руды в тяжелых средах, предварительно прокаленного при температуре 800-1100^оС, следующего химического состава, мас. B₂O₅ (кислоторастворимый) 15,52 B₂O₃ (углекислоторастворимый) 14,46; Fe₂O₃ 5,05; MgO 0,43; MnO 0,86; SiO₂ 40,32; CaO 31,82, до рН 5,0 и отфильтровывают с получением продукционного раствора в количестве 56 м³ с концентрацией по B₂O₃ 5,6% Продукционный раствор в количестве 56 м³ перерабатывают известным способом: подкисляют серной кислотой до рН 2,5 (расход серной кислоты на подкисление 0,21 т моногидрата), охлаждают на вакуум-кристаллизационной установке, полученные кристаллы борной кислоты отделяют от маточного раствора на центрифуге и сушат. Получают 2,88 т борной кислоты. Расход серной кислоты на 1 т борной кислоты составляет 2,26 т. Качество получаемой борной кислоты (как и в прототипе) соответствует требованиям ГОСТ 18704-78. Шлам подвергают промывке на пятиступенчатой противоточной промывной установке. Для получения в промывном растворе концентрации по В₂О₃ 2,0% на промывку шлама подают воду в количестве 50 т. Потери бора водорастворимого со шламом от введенного количества составляют 2,68% П р и м е р 2. 10 т датолитового концентрата с содержанием 17,5% В₂О₅ разлагают 6,5 т серной кислоты (моногидрата) и получают продукт разложения с остаточной кислотностью 2,5% который репульпируют раствором разбавления в количестве 65 т, представленного маточным и промывным растворами с концентрацией по В₂О₃ 2,9% Полученную пульпу нейтрализуют 3 т датолитового концентрата, полученного путем обогащения датолитовой руды в тяжелых средах, предварительно прокаленного при температуре 800-1100^оС, следующего химического состава, мас. B₂O₃ к/р 15,52; B₂O₃ у/р 14,46; Fe₂O₃ 5,05; MgO 0,43; MnO 0,86; SiO₂ 40,32; CaO 31,82, до рН среды 5,0 и отфильтровывают с получением продукционного раствора в количестве 56 м³ с концентрацией по В₂О₃ 5,7% Продукционный раствор в количестве 56 м³ перерабатывают известным способом: подкисляют серной кислотой до рН 2,5 (расход серной кислоты на подкисление 0,21 г моногидрата), охлаждают на вакуум-кристаллизационной установке, полученные кристаллы борной кислоты отделяют от маточного раствора на центрифуге и сушат. Получают 2,96 т борной кислоты. Расход серной кислоты составляет 2,27 т. Качество получаемой борной кислоты (как и в прототипе) соответствует требованиям ГОСТ 18704-78. Шлам подвергают промывке на пятиступенчатой противоточной промывной установке. Для получения в промывном растворе концентрации по В₂О₃ 2,0% на промывку шлама подают воду в количестве 50 т. Потери бора водорастворимого со шламом от введенного количества составляют 2,70% П р и м е р 3. 10 т датолитового концентрата с содержанием 17,5% В₂О₅ разлагают 6,6 т серной кислоты (моногидрата) и получают продукт разложения с остаточной кислотностью 3,0% который репульпируют раствором разбавления в количестве 65 т, представленного маточным и промывным растворами с концентрацией по В₂О₃ 2,9% Полученную пульпу нейтрализуют 3,6 т датолитового концентрата, полученного путем обогащения датолитовой руды в тяжелых средах, предварительно прокаленного при температуре 800-1100^оС, следующего химического состава, мас. B₂O₃ к/р 15,52; B₂O₃ у/р 14,46; Fe₂O₃ 5,05; MgO 0,43; MnO 0,84; SiO₂ 40,32; CaO 31,82, до рН среды 5,0 и отфильтровывают с получением продукционного раствора в количестве 56 м³ с концентрацией по В₂О₃ 5,8% Продукционный раствор в количестве 56 м³ перерабатывают известным способом: подкисляют серной кислотой до рН 2,5 (расход серной кислоты на подкисление 0,21 г моногидрата), охлаждают на вакуум-кристаллизационной установке, полученные кристаллы борной кислоты отделяют от маточного раствора на центрифуге и сушат. Получают 3,0 т борной кислоты. Расход серной кислоты на 1 т борной кислоты составляет 2,27 т. Качество получаемой борной кислоты (как и в прототипе) соответствует требованиям ГОСТ 18704-78. Шлам подвергают промывке на пятиступенчатой противоточной промывной установке. Для получения в промывном растворе концентрации по В₂О₃ 2,0% на промывку шлама подают воду в количестве 50 т. Потери бора водорастворимого со шламом составляют 2,72% Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом имеет преимущества (см. табл.2). Из приведенных примеров видно, что использование в производстве борной кислоты для нейтрализации пульпы прокаленной датолитовой руды концентрата позволяет увеличить выход продукта на 0,002-0,014 т с каждой тонны концентрата, снизить расход серной кислоты на 0,15-0,17 т на 1 т борной кислоты и исключить в производстве борной кислоты использование извести для нейтрализации пульпы.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий сернокислотное разложение датолитового сырья, выщелачивание продукта оборотными растворами, нейтрализацию пульпы, отделение борной кислоты от шлама, промывку его и использование растворов промывки в качестве оборотных, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и сокращения расхода серной кислоты, нейтрализацию пульпы ведут прокаленным датолитовым сырьем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2