化成废液中硼酸的回收处理方法及其处理系统

摘要

本发明涉及一种化成废液中硼酸的回收处理方法及处理系统，方法包括如下步骤：在废液中添加氨水，促使废液析出氢氧化铝沉淀，并从废液中分离出氢氧化铝沉淀得到初分液；在初分液中，添加低沸点的酸液，促使初分液中的五硼酸铵水解为硼酸，得到酸化液；对酸化液进行减压蒸馏，蒸出铵根、酸液和水分，直至固体硼酸析出；将析出的固体硼酸进行真空干燥或常压干燥、回收再用。本发明的处理方法及系统能够高效地从老化废液中分离出铝和铵根，并将五硼酸铵转化为硼酸而高效回收利用，既能更好保护环境、又保证了回收硼酸产品的纯度及其在化成箔行业的循环使用，而且能提高生产效率、降低回收成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工生产处理技术，更具体地说，本发明涉及一种工业硼酸废液的提纯及环保再利用技术和处理系统。

背景技术

随着电子工业的飞速发展，电容器的采用越来越多。为生产电容器铝箔的化成箔行业中，中高压化成需要使用大量的电容级纯度的硼酸作为化成槽液，配制槽液一般还需要加入氨水或者五硼酸铵调节pH值。

在化成生产过程中，铝箔上面不断地会有少量铝溶解到槽液中，最后造成化成效率降低和产品质量下降，也就是槽液老化。当老化的槽液不能继续使用时需要重新配制新的化成槽液，老化的槽液只能作为废液处理。然而，老化的废液里含有大量硼酸和一些铝离子，排出工厂会造成自然水体污染、环境的损害，所以最好能将废液里有关物质分离后进行回收、循环利用。

然而以往的处理方法，是直接将硼酸废液加热到沸腾，待冷却后析出硼酸，将废液抽滤分离、干燥得到硼酸即可。传统方法的缺点是：1、没有除去废液里的铝和五硼酸铵，不但铝和五硼酸铵不能得到收集回收，而且滤液仍然会损害环境；2、废液里的五硼酸铵没有得到分离，导致回收的硼酸因为五硼酸铵残留而纯度不够高，回收的硼酸在化成箔行业无法循环使用，处理仍然是大问题；3、传统处理方法加热成本太高，经济上不合算。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种化成废液中硼酸的回收处理方法及其处理系统，该处理方法和系统具有如下优点：能够高效地从老化废液中分离出铝和铵根，并将五硼酸铵转化为硼酸而高效回收利用，既能更好保护环境、又保证了回收硼酸产品的纯度及其在化成箔行业的循环使用，而且能提高生产效率、降低回收成本。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种化成废液中硼酸的回收处理方法，所述废液中包括铵根、铝离子和五硼酸根，而所述处理方法包括如下步骤：(A)在所述废液中添加氨水，促使废液析出氢氧化铝沉淀，并从所述废液中分离出氢氧化铝沉淀得到初分液；(B)在初分液中，添加低沸点的酸液，促使初分液中的五硼酸铵水解为硼酸，得到酸化液；(C)对酸化液进行减压蒸馏，蒸出铵根、酸液和水分，直至固体硼酸析出；(D)将析出的固体硼酸进行真空干燥或常压干燥、回收再用。

本发明的废液回收处理方法，没有被废液含氨而铝离子仍自由存在的现象和观念所迷惑，一反传统的分离铵根和铝离子的电解电泳方法，在含氨溶液中，尝试继续添加氨水，希图增加废液中的羟基来沉淀去除铝离子，试验证明，该步骤A可以将废液中的铝离子由原来500mg/L至5000mg/L的含量，减少为处理之后的5mg/L至20mg/L的含量，铝离子的脱除率高达99.99％；在铝离子高效脱除的基础上，考虑到后续分离、净化的要求，本发明采用添加低沸点的酸液进行酸化的步骤B，力图改变初分液中五硼酸铵与硼酸的平衡，将绝大部分五硼酸铵转化为硼酸，同时保证在后的蒸发过程能脱除铵根、酸液和水分。试验证明，该步骤B可以保证回收硼酸的纯度达到99.9％，硼酸的外观呈现为白色粉末，而其中氯化物(Cl^-)、硫酸盐(SO4^2-)、铁盐(Fe³⁺)含量与电容级硼酸基本相同(电容级硼酸，外观：白色粉未或透明结晶；硼酸含量(％)：≥99.5。杂质最高含量(％)：氯化物(Cl^-)≤0.0001；硫酸盐(SO₄^2-)≤0.0005；铁盐(Fe³⁺)≤0.0002)，保证了回收硼酸产品的纯度；采用本发明方法回收的硼酸作纯化试验：化成铝箔上无腐蚀点，无雪花状附着物。回收的硼酸完全能够胜任化成箔行业的循环使用。而且，从混合原液及酸化液中除去的较高纯度的氢氧化铝沉淀、铵根以及酸液容易再利用且对环境的污染危害减小，本发明方法除保证了回收硼酸产品的纯度及其在化成箔行业的循环使用，还更好地保护了环境。此外，本发明方法所用的是减压蒸馏法去除水分，耗能主要是a.真空泵的耗能，b.真空蒸发时的加热；因为无需加热到水的沸点100℃，所以这些能耗比较小，大约每吨硼酸回收耗电200至400度。c.干燥的能耗更小：100至200度/吨。由此可见，本发明方法提高了回收效率、降低了回收成本。

本发明方法的改进还包括如下经过实验确定的内容：

所述步骤A中，添加氨水至废液的pH值达到5.5-6.5，然后静置或者离心沉淀，促使氢氧化铝沉淀析出。

所述步骤A中，采用抽滤或离心过滤的方法将氢氧化铝沉淀从所述废液中分离出来。

所述步骤B中，添加所述酸液至所述酸化液的pH值小于4.0。

所述步骤B中，所述低沸点的酸液为硝酸，所述步骤C中，所述减压蒸馏的温度控制在20℃至50℃范围、压力控制在2.5kPa至4.2kPa范围。考虑到用酸调节pH值需要在蒸发过程中再将酸除去，所以本发明方法只采用低沸点的酸，如盐酸、硝酸；但在化成箔产业中，氯离子是绝对要避免的，所以一般不使用盐酸，如果要将回收的硼酸用于其它用途，当然也可以使用盐酸。氢氟酸沸点不高但毒性太强，不拟使用。至于磷酸、硫酸等高沸点酸因难以蒸发去除，所以不被采用。

所述步骤D中，所述真空干燥的温度控制在30-40℃范围、压力控制在4.0kPa-8.5kPa范围、真空干燥的时间为1-3小时范围。

所述步骤D中，所述常压干燥的温度控制在60-80℃范围、干燥的时间为3-6小时范围。

处理之前的所述废液中铝离子的含量在500mg/L-5000mg/L范围；所述初分液中，铝离子的含量在5mg/L-20mg/L。此项改进可大大降低废液对环境水体污染，便于回收利用高浓度氢氧化铝沉淀。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种用于如上所述化成废液中硼酸的回收处理的系统，而该系统包括位置和工序上相互关联的如下装置：添加氨水到槽液中的氨水添加装置、将氢氧化铝沉淀从废液中分离出来的过滤装置、添加酸液到槽液中的酸液添加装置、减压蒸馏装置。

所述过滤装置包括抽滤装置和/或离心沉淀装置，在所述减压蒸馏装置后级还包括对固体硼酸进行干燥的真空干燥装置。

如前所述，本发明化成废液中硼酸的回收处理的装置系统，能够高效地从老化废液中分离铝和五硼酸铵，将五硼酸铵高效转化为硼酸而回收利用，既能更好保护环境、又保证了回收硼酸产品的纯度和回收硼酸在化成箔行业的循环使用，而且生产效率提高、回收成本降低。

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统实施例的结构示意框图。

具体实施方式

系统实施例：

如图1，所示为一种用于化成废液中硼酸的回收处理系统实施例的结构示意框图，该系统包括位置和工序上相互关联的如下装置：添加氨水到槽液1中的氨水添加装置2、将氢氧化铝沉淀从废液中分离出来的过滤装置3、添加酸液到槽液1中的酸液添加装置4、减压蒸馏装置5。

所述过滤装置3包括离心沉淀装置，在所述减压蒸馏装置5后级还包括对固体硼酸进行干燥的真空干燥装置6。

方法实施例1：

取硼酸废液10L，根据槽液浓度知其含硼酸约500克。添加氨水调节pH值到6.0，消耗氨水50mL。搅拌均匀后静置5小时，废液底部有白色絮状沉淀析出，将其抽滤分离。母液中加入浓硝酸30mL，搅拌均匀，其pH值在3.5。室温下(25℃)将其减压蒸馏，压力为3kPa(22mmHg)。将析出的硼酸晶体放入真空干燥箱中，在35℃下，6kPa(45mmHg)干燥2小时。称量硼酸质量为485克。

方法实施例2：

取硼酸废液10L，根据槽液浓度知其含硼酸约700克。添加氨水调节pH值到6.0，消耗氨水52mL。搅拌均匀后离心5分钟，转速500转/分。废液底部有白色絮状沉淀析出，将其抽滤分离。母液中加入浓硝酸38mL，搅拌均匀，其pH值在2.5。室温下(25℃)将其减压蒸馏，压力为3.5kPa(26mmHg)。将析出的硼酸晶体放入真空干燥箱中，在35℃下，6.5kPa(48mmHg)干燥2小时。称量硼酸质量为695克。