利用硼镁矿硫酸法生产硼酸和一水硫酸镁的工艺

摘要

本发明涉及利用硼镁矿硫酸法制取硼酸和一水硫酸镁工艺。该方法是将母液和洗水返回酸解罐，合并硼镁矿粉和硫酸加热酸解，经过滤趁热将酸解液泵入提镁机，在提镁机内升温、恒温结晶析出一水硫酸镁晶体，而硼酸仍留在液相，趁热过滤干燥制得一水硫酸镁产品。滤液泵入硼酸结晶器内按公知的方法冷却结晶，离心分离、加水洗涤、干燥得硼酸产品。硼酸母液和洗水返回酸解工序循环利用。本发明解决了大量硼酸母液由对外排放改为全部循环利用的问题。每生产一吨硼酸，可从其产生的母液中回收一吨左右的一水硫酸镁和200公斤左右的硼酸。节约了资源，减少了环境污染，提高了企业经济效益。具有投资少、能耗低、成本低、效益高的特点。

说明书

技术领域

本发明属于利用硼镁矿硫酸法生产硼酸和一水硫酸镁的工艺方法，是对现有硼镁矿硫酸一步法生产硼酸工艺的改进技术。

背景技术

现有的一步法硼酸生产工艺是采用硫酸法加工硼镁矿生产硼酸。其主要工艺流程是：硼镁矿与硫酸混合加水加热进行酸化，过滤，冷却结晶，离心分离，加水洗涤，干燥制得硼酸产品。应用该工艺制得一吨硼酸产品，大约生成5～8吨母液，母液中约含3％～7％的硼酸，18％～26％的硫酸镁。少量母液在工艺循环中使用，绝大部分母液排放废弃。母液的大量排放，不仅浪费母液中存在的硼酸和硫酸镁资源，而且造成对环境的污染。也有个别厂家采用蒸发浓缩母液的方法回收硼酸和硫酸镁的混盐，再经过浮选得到硼酸和七水硫酸镁，此方法设备投资大、能耗高、成本高、效益低，不能普遍采用。目前，回收生产硼酸母液中的硼酸和硫酸镁的设备投资小、能耗低、成本低的新工艺，还未见记载。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，改进现有的硼酸生产工艺。在硫酸分解硼镁矿制取硼酸的过程中，循环使用全部母液和洗水，同时生产一水硫酸镁。充分利用矿物资源，减少环境污染，提高企业经济效益。

本发明的技术方案是：本发明利用硼镁矿硫酸法生产硼酸和一水硫酸镁的工艺，通过下述技术方案予以实现：

将硼酸母液和洗水返回酸解罐，通过蒸汽加热，徐徐加入工艺计算量的硼镁矿粉和硫酸，升温至95℃反应1～2小时，泵入压滤机进行液固分离，弃去滤渣，趁热将酸解液泵入提镁机，封闭机口，缓慢升温至170℃～220℃，最佳温度178℃～184℃，并同时搅拌，保持恒温4～9小时，最佳为5～6小时左右。根据硫酸镁在70℃以上随着温度升高而溶解度下降的原理，使一水硫酸镁在机内结晶，而硼酸仍留在液相。然后排汽放压，立即趁热过滤，滤饼即是一水硫酸镁，干燥得一水硫酸镁产品。滤液泵入硼酸结晶器，按照公知的方法冷却结晶、离心分离、加水洗涤、干燥得硼酸产品。分离出的硼酸母液和洗水返回酸解工序循环使用。

采用提镁机，使酸解压滤液在机内升温至170℃～220℃，最佳温度178℃～184℃，并同时搅拌，恒温4～9小时，最佳为5～6小时左右，从而使硫酸镁降低溶解度而结晶，生成一水硫酸镁晶体，而硼酸仍留在液相，先过滤提取一水硫酸镁，然后将过滤液冷却结晶制取硼酸，硼酸母液返回酸解工序循环使用，从而不需蒸发浓缩实现全部母液洗水的循环利用。

也可以将含镁量较高，MgSo₄含量大于25％的硼酸母液泵入提镁机内升温至170℃～220℃，最佳温度178℃～184℃，并恒温4～9小时，最佳为5～6小时左右，从而降低溶解度并结晶，而硼酸在高温液中呈液相，经过滤先提取一水硫酸镁，然后再冷却结晶制取硼酸，或直接将过滤液返回酸解工序。

本发明的效果

1.将制造硼酸中产生的大量硼酸母液和洗水由对外排放变为全部循环利用，每生产一吨硼酸可以从其产生的硼酸母液中回收200公斤左右的硼酸和一吨左右的一水硫酸镁。减少了对环境的污染，提高了经济效益。

2.节能效果明显，本发明的工艺将70℃～85℃左右的热酸解压滤液直接泵入提镁机中升温加热，结晶出一水硫酸镁，不需蒸发。节约了能源。

3.由于将硼酸母液全部返回酸解工序，减少了酸解硼镁矿粉的硫酸用量15％左右。

附图说明

附图为本发明利用硼镁矿硫酸法生产硼酸和一水硫酸镁的工艺流程图。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明：

具体实施方式

将硼酸母液和洗水返回酸解罐，通过蒸汽加热，在搅拌条件下徐徐加入工艺计算量的硼镁矿粉和硫酸，升温至95℃反应1～2小时，泵入压滤机进行液固分离，弃去滤渣，趁热约70℃～85℃将酸解液泵入提镁机，封闭机口，开动搅拌缓慢升温至170℃～220℃，最佳温度178℃～184℃，并保持恒温4～9小时，最佳为5～6小时左右，使一水硫酸镁在提镁机内结晶而硼酸仍留在液相中。排汽放压，立即趁热过滤得一水硫酸镁，在150℃以上的干燥机中干燥滤饼得一水硫酸镁产品。过滤液泵入硼酸结晶器，按公知的方法冷却结晶、离心分离、加水洗涤、干燥得硼酸产品。分离出的硼酸母液和洗水返回酸解工序循环使用。

实施例1

称取硼酸母液20公斤，洗水4公斤，混合后取样化验MgSO₄·7H₂o含量18.32％，H₃BO₃含量2.83％。称取西藏产硼镁矿粉40目6公斤，取样化验MgO含量17.38％，CaO含量6.42％，B₂O₃含量32.06％。称取工业级93％硫酸2.4公斤。

将混合后的母液洗水24公斤倒入酸解罐，加热至40℃左右，开动搅拌，徐徐加入硫酸和矿粉，并继续加热，操作中谨防溢锅。直至加完硫酸和矿粉，升温至95℃反应2小时，然后过滤，弃去滤渣，趁热将酸解液打入提镁机，封闭机口。在搅拌条件下加热升温至180℃，保持恒温5小时，排汽放压，立即趁热过滤，得一水硫酸镁滤饼，放入150℃烘箱中干燥，得一水硫酸镁产品3.396公斤，经化验符合天津昌昊企业标准Q/2000-0001。将过滤液打入硼酸结晶器，按公知的方法冷却结晶，离心分离，加水洗涤，干燥得H₃BO₃产品2.886公斤，经化验符合GB538-90标准。分离母液返回酸解工序循环利用。

实施例2

称取硼酸母液44公斤，洗水6公斤，混合后取样化验MgSO₄·7H₂O含量17.36％，H₃BO₃含量2.85％。称取西藏产硼镁矿粉40目14公斤，取样化验MgO含量17.38％，CaO含量6.42％，B₂O₃含量32.06％。称取工业级93％硫酸5.3公斤。

将混合后的母液洗水共50公斤倒入酸解罐，加热至40℃左右，开动搅拌，徐徐加入硫酸和矿粉并继续加热，操作中谨防溢锅，直至加完硫酸和矿粉。升温至95℃反应2小时，然后过滤，弃去滤渣，趁热将酸解液打入提镁机，封闭机口，在搅拌条件下升温至170℃，保持恒温7小时，排汽放压，立即趁热过滤，得一水硫酸镁滤饼，放入150℃烘箱中干燥，得一水硫酸镁产品6.645公斤，经化验符合天津昌昊企业标准Q/2000-0001。将过滤液打入硼酸结晶器，按公知的方法冷却结晶，离心分离，加水洗涤，干燥得硼酸产品6.293公斤，经化验符合GB538-90一级品标准。分离母液返回酸解工序循环利用。

实施例3

称取硼酸母液42公斤，洗水8公斤，混合后取样化验MgSO₄·7H₂O含量14.16％，H₃BO₃含量2.72％。称取青海柴旦产硼镁矿粉20公斤，取样化验MgO含量16.22％，B₂O₃含量15.68％，CaO量微不计。称取工业级93％硫酸5.8公斤。

将混合后的母液洗水50公斤倒入酸化罐中，加热至40℃左右。在搅拌条件下徐徐加入硫酸和矿粉并继续加热，直至加完矿粉和硫酸。升温至95℃反应1.5小时。然后过滤，弃去滤渣，趁热将酸解液打入提镁机，封闭机口，开动搅拌，缓慢升温至190℃，恒温6小时，排汽放压，立即过滤。将滤饼放入150℃烘箱中干燥，得一水硫酸镁产品7.383公斤，经化验符合天津昌昊企业标准Q/2000-0001。将过滤液打入硼酸结晶器，按公知的方法冷却结晶，离心分离，加水洗涤，干燥得硼酸产品5.21公斤，经化验符合GB538-90一级品标准。、母液返回酸解工序循环利用。