Способ получения борной кислоты

 

Изобретение относится к способам получения борной кислоты из боросиликатного сырья, которая находит применение в химической, стекольной и других отраслях народного хозяйства. Способ получения борной кислоты включает серно-кислотное разложение боросиликатного сырья в течение 20 - 50 мин при начальном отношении Ж : Т = (5 - 7) : 1 и температуре 90 - 95^oС, отделение раствора от шлама, сушку полученного фильтрата до влажности 20 - 25%, выщелачивание полученного продукта маточными растворами, отделение попутного полезного компонента в виде двуокиси кремния, отмывку попутного полезного компонента в виде двуокиси кремния, отмывку попутного полезного компонента с последующей сушкой, нейтрализацию продукционного раствора, промывку твердого осадка совместно со шламом, подкисление и контрольную фильтрацию продукционного раствора с последующей кристаллизацией продукта из раствора, отделение кристаллов с возвратом маточного и промывного растворов в процесс. Изобретение позволяет получить дополнительно двуокись кремния в качестве побочного продукта, что в свою очередь приводит к снижению количества складируемых шламов на 12 - 18%. 3 табл.

Изобретение относится к способам переработки боросиликатного сырья с получением борной кислоты и других борсодержащих продуктов, которые находят применение в химической, строительной и других отраслях народного хозяйства. Целью изобретения является обеспечение возможности дополнительного получения двуокиси кремния в качестве товарного продукта. П р и м е р. 62 г серной кислоты (моногидрата) разбавляют 538 г промывного раствора с содержанием 0,83 мас. B₂O₃, в полученный раствор загружают 100 г датолитового концентрата, состава, мас. B₂O₃кислоторастворимый (к. р.) 17,5; SiO₂ 35,04; СаО 35,8; MgO 0,1; Fe₂O₃2,8; прочие примеси (п.п.) 8,76. Разложение при турбулентном режиме перемешивания ведут в течение 30 мин при температуре 95^оС и начальном Ж:Т 6:1. Полученную пульпу фильтруют на лабораторном нутч-фильтре. Шлам подвергают пятиступенчатой противоточной промывке технической водой в количестве 500 г и получают 121 г сухого шлама, состава, мас. B₂O₃ к.р. 0,54; B₂О₃ водорастворимый (в.р.) 0,17; SiO₂ 11,8. Продукционный раствор высушивают до содержания 24,7 мас. влаги в муфельной печи при температуре 300^оС и получают 75,84 г полупродукта в виде сухого рассыпчатого порошка состава, мас. H₃BO₃ 38,87; SiO₂26,67; H₂SO₄ 6,98; Fe₂O₃ 1,07; СаО 1,29; Н₂О 24,7; п.п. 0,42. Полученный полупродукт разбавляют 500 г маточного раствора с содержанием 2,8 мас. B₂О₃, выщелачивают В₂О₃ в течение 60 мин при 80^оС и отделяют нерастворимый остаток в виде двуокиси кремния. Двуокись кремния подвергают трехступенчатой противоточной промывке технической водой в количестве 100 г с промежуточными репульпациями при 80^оС, сушат в муфельной печи при 300^оС и получают двуокись кремния в количестве 20,12, г состава, мас. SiO₂ 98,7; Fe₂O₃ 0,02; Al₂O₃ 0,002; B₂O₃ 0,4; Н₂О 0,49; п.п. 0,1. Промывные воды направляют на разбавление серной кислоты. Продукционный раствор нейтрализуют 18 г СаСо₃ до рН 4,9, отфильтровывают твердый остаток, проводят контрольную фильтрацию, подкисляют раствор до рН 2,5 с одновременным подогревом до 90^оС, проводят вторую контрольную фильтрацию, дополнительно очищают раствор на третьей контрольной фильтрации и направляют раствор на кристаллизацию. После кристаллизации отделяют кристаллы борной кислоты, промывают их, сушат и получают 28,74 г борной кислоты, соответствующей марке Б ГОСТ 18704-78. При серно-кислотном разложении датолитового сырья в жидкой фазе при 90-95^оС и времени разложения 60 мин датолит разлагается на 95-97% и в раствор одновременно с борной кислотой переходит кремниевая кислота. Наличие в исходном датолитовом сырье больших количеств кремниевой кислоты и переход ее в раствор при разложении вызывает большие затруднения при дальнейшей переработке пульпы, так как вследствие коагулирующего действия кремниевой кислоты и набухания образовавшегося геля твердая часть реакционной массы (шлама) становится липкой, приклеивается к фильтровальной перегородке, резко снижая скорость фильтрования, вплоть до полного прекращения процесса. При переходе кремниевой кислоты в раствор, образование геля происходит по схеме H₂SiO₃ ->> полимеризация ->> коллоидные частицы (золь) ->> агрегация коллоидных частиц ->> гель. Время образования геля зависит от концентрации кремниевой кислоты, присутствия катионов металлов, рН среды и других факторов. На первичной стадии образования золя, коллоидные частицы имеют размер 3-6 нм, нм, т.е. на начальной стадии полимеризации кремниевой кислоты частицы золя можно отделить от твердого осадка вместе с раствором. Данные по скорости фильтрации пульпы и разложению B₂O₃ и SiO₂ при жидкофазном разложении датолитового концентрата (норма расхода серной кислоты стехиометрическая, температура разложения 90-95^оС) при различных начальных Ж:Т и времени разложения 10-70 мин представлены в таблице 1. Данные, приведенные в табл.1, показывают, что при разложении датолитового концентрата серной кислотой при начальном Ж:Т=4:1 cкорость фильтрации составляет менее 0,1 м³/м² ˙ч, т.е. большая часть кремниевой кислоты перешла в стадию геля и дальнейшая переработка полученной пульпы с выделением кремниевой кислоты в товарный продукт проблематична, поэтому нижним пределом Ж:Т в предлагаемом способе переработки боросиликатного сырья выбрано 5:10, при котором пульпу удовлетворительно фильтруется в пределах времени разложения до 20 мин. При увеличении Ж:Т до 8:1 cкорость фильтрации пульпы, процент разложения В₂О₃ и SiO₂ не увеличиваются, а объемы перерабатываемых растворов растут, поэтому верхним пределом Ж:Т в предлагаемом способе выбрано 7:1. При времени разложения до 10 мин при различных отношениях Ж:Т процент разложения по основному компоненту В₂О₃ составляет 69,3-79,9% что вызывает большие потери В₂О₃ со шламами, поэтому нижним пределом времени разложения выбрано время разложения 20 мин, при котором процент разложения по основному компоненту составляет 91,2-93,1% Верхним пределом времени разложения выбрано время 50 мин, при котором пульпа при Ж:Т 7:1 удовлетворительно фильтруется и имеет процент разложения по В₂О₃ 97,6 и SiО₂ 58,8. При увеличении времени разложения процент разложения по В₂О₃ и SiО₂ уменьшается, что свидетельствует о частичной коагуляции кремниевой кислоты. В табл.2 приведены параметры двуокиси кремния; в табл.3 борной кислоты. Данное техническое решение переработки боросиликатного сырья по сравнению с прототипом имеет преимущество в том, что в известном техническом решении кремниевая кислота коагулирует в процессе переработки и вместе со шламом направляется в шламохранилище, а по предлагаемому техническому решению кремниевая кислота выделяется в товарный продукт в количестве 60-70% от веса выпускаемой борной кислоты и как следствие выделения аморфного кремнезема, количество складируемых шламов сокращается на 12-18%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий разложение боросиликатного сырья серной кислотой, разбавленной оборотными растворами, выщелачивание, нейтрализацию, отделение нерастворимого остатка от раствора, промывку остатка, кристаллизацию продукта из раствора, отделение кристаллов и возврат маточного и промывочного растворов в процесс, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности дополнительного получения двуокиси кремния в качестве товарного продукта, разложение сырья ведут при Ж:Т = 5:1 в течение 20 мин, или при Ж: Т = 6:1 в течение 20-30 мин, или при Ж:Т = 7:1 в течение 20-50 мин, отделение нерастворимого остатка от раствора осуществляют после разложения сырья, раствор после отделения сушат, выщелачивают, отделяют остаток двуокиси кремния, а раствор нейтрализуют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2