一种高纯硼酸及核级高纯硼酸的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高纯硼酸及核级高纯硼酸的制备方法，属于精细化工技术领域。该方法包括以下工艺步骤：1）将工业硼酸以水调浆、搅拌脱除其中的钙、镁、钠杂质，经固液分离后得到高纯硼酸前驱体；2）将高纯硼酸前驱体溶于热的纯水中制得含H3BO3180g/L～280g/L的硼酸溶液，以复合添加剂深度除铁、除重金属后，再经过滤、冷却结晶、固液分离、洗涤、烘干，即得到高纯硼酸产品。高纯硼酸产品溶于纯水，经1～2次重结晶、脱水、烘干，即获得核级高纯硼酸产品。本发明专利技术不但可得到不同品级的高纯硼酸产品，而且工艺简单、易于操作控制、重现性好，生产成本低，对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于精细化工
。该方法包括以下工艺步骤：1）将工业硼酸以水调浆、搅拌脱除其中的钙、镁、钠杂质，经固液分离后得到高纯硼酸前驱体；2）将高纯硼酸前驱体溶于热的纯水中制得含H3BO3180g/L～280g/L的硼酸溶液，以复合添加剂深度除铁、除重金属后，再经过滤、冷却结晶、固液分离、洗涤、烘干，即得到高纯硼酸产品。高纯硼酸产品溶于纯水，经1～2次重结晶、脱水、烘干，即获得核级高纯硼酸产品。本专利技术不但可得到不同品级的高纯硼酸产品，而且工艺简单、易于操作控制、重现性好，生产成本低，对环境友好。【专利说明】-种高纯硼酸及核级高纯硼酸的制备方法
本专利技术涉及精细化工生产
，特别是一种高纯硼酸及核级高纯硼酸的制备 方法。
技术介绍
硼酸用途广泛，除大量用于玻璃制造工业外，还用于搪瓷、陶瓷、冶金等工业部门。 高纯硼酸除用作化学试剂、荧光材料及高硼硅酸盐玻璃的原材料外，还可作为中子慢化剂、 捕集剂和冷却剂，大量用于核工业中。随着核电工业在全球，特别是中国的进一步发展，核 级硼产品的用量将快速增长。核级硼酸对Ca 2+、Fe3+、Pb2+、S042' Cr等杂质含量要求很高， 国产试剂级硼酸尚不能达到要求。 世界上硼酸生产大国，如美国、土耳其，采用的原料为天然硼砂、硬硼钙石。由于原 料B 203含量高(达45%左右)，杂质少，因而其硼酸及高纯硼酸的制备工艺均较简单。而我国 用于生产硼酸的主要原料为硼镁矿及硼镁铁矿，因其B 203含量较低，杂质种类多、含量高， 使得硼酸的制备工艺较为复杂，所产工业硼酸Fe、Ca、Mg、S0,等杂质含量较高，有的工业硼 酸还含有重金属杂质（以Pb计含量约10ΧΚΓ 6)。以工业硼酸为原料制备高纯硼酸通常以 双氧水氧化硼酸溶液中的Fe2+为Fe3+，然后铁沉淀除去。但由于此法除铁能力有限，不能将 重金属沉淀除去，导致制备高纯硼酸的工艺流程较长。 目前，国内制备核级高纯硼酸主要采用以下方法：一种是以工业品三氟化硼-10 乙醚络合物为原料，采用氯化钙为脱氧剂，以甲醇为介质进行反应获得硼酸三甲酯，然后将 硼酸三甲酯水解获得核级硼酸；另一种是以工业硼酸为原料，以氧化一酯化结晶法制备核 级高纯硼酸。如大连理工大学"光电/核电级高纯硼酸的制备及结晶形貌研究"一文中披 露，以工业硼酸为原料，提出了氧化-酯化结晶法制备核电级高纯硼酸的方法。 可以看出，上述两种核级硼酸的制备方法，均有使用有机化合物，不仅对环境带来 影响，而且能耗较高，同时使得产品成本也偏高。 虽然我国是一个硼资源丰富的国家，但由于受硼矿品位和制备工艺技术的限制， 目前中国核工业所用高纯硼酸几乎全由国外进口，不但价格高，而且单纯依靠进口高纯硼 酸也不利于国内核电工业的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以国产工业硼酸为原料制备高纯硼酸及核级高纯硼 酸的方法。该方法的原料来源丰富、经济，工艺简单，易于操作控制，重现性好，除铁时，可将 重金属杂质同时除去；且制备过程中无需添加有机试剂，生产成本较低，对环境友好。 实现上述专利技术目的，本专利技术采用的具体技术方案是： 一种高纯硼酸的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤： 1)将工业硼酸以水调浆、搅拌脱除钙、镁、钠杂质，经固液分离后得到高纯硼酸前驱 体； 2)将高纯硼酸前驱体以温度为80°C?100°C纯水溶解，制得含H3B03 180g/L?280g/L 的硼酸溶液，以复合添加剂深度除铁、除重金属后，再经过滤、冷却结晶、固液分离、洗涤、烘 干，即得到高纯硼酸产品。 将步骤2)未进行烘干处理的高纯硼酸溶于纯水，经1?2次重结晶、脱水、烘干， 即获得核级高纯硼酸产品。 步骤2)中所述的高纯硼酸前驱体可以工业硼酸优等品替代，该优等品工业硼酸的 Ca 含量〈0· 032%、Mg 含量〈0· 015%、Fe 含量〈0· 002%、Na 含量〈0· 03%。 所述复合添加剂为硫化物与氨水的组合，二者经调浆后使用。 所述硫化物为硫化铵、硫化钡、硫化锶、硫化钾、硫化钠中的任意一种，或者是任意 两种或三种的组合；其用量为化学反应计量的10?30倍。 所述氨水的体积比浓度为5%，其用量按质量比为硫化物的30?60倍。 所述高纯硼酸前驱体的具体制备工艺是：将工业硼酸称重，按质量比加入1. 5?4 倍的水，于10?35°c的温度下搅拌20?60min，经固液分离后即得到高纯硼酸前驱体。 所述经固液分离后的母液中含有H3B03 35g/L?75g/L，可返回水浸预处理过程循 环使用，当其中Ca含量累积至接近500mg/L时，可将其用作制备工业硼酸或硼酸钙的原料。 所述高纯硼酸产品的具体制备工艺是：将步骤1)制得的高纯硼酸前驱体加入温 度为80?100°C的纯水中，搅拌溶解得硼酸溶液后，加入氨水调节溶液的pH值为4. 6? 5. 3,再加入复合添加剂反应15?30min，过滤，得净化液；然后将净化液的温度维持在 70?95°C,加入双氧水，搅拌15?30min,使过量的S 2^转化为元素硫或S0广,过滤后，于滤 液中加入质量浓度为40?45%的硝酸，调溶液pH值为2. 5?4. 0,搅拌、冷却结晶至温度为 10°C?30°C，固液分离，再以纯水洗涤硼酸晶体，经脱水后，于60°C?70°C烘干即得高纯硼 酸产品。 所述净化液含 H3B03 180 ?280g/L、Ca 18 ?140mg/L、Mg 14 ?60mg/L、Fe 0· 10 ? 0. 3mg/L、Pb 0. 06?0. 2mg/L。加复合添加剂除杂之前，溶液的铁含量为1?13mg/L，铅含 量为 Pb 0· 4 ?3mg/L。 所述双氧水的加入量为硼酸溶液体积的0. 2?1. 0%。 所述高纯硼酸产品，其Na含量< 40X10_6，Fe含量< 5X10_6、Pb含量< 1Χ10Λ 所述核级高纯硼酸的具体制备工艺是：先将未进行烘干处理的高纯硼酸溶于温度 为80°C?100°C纯水中，制得含H3B03180g/L?280g/L的硼酸溶液，再于溶液中按1. 5? 2. 5g/L加入硝酸铵或醋酸铵，保温过滤，在搅拌条件下，冷却结晶至终温10°C?30°C，然后 固液分离；如此重结晶1?2次，烘干、包装即得核级高纯硼酸产品。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： 1、由于目前许多国产工业硼酸其铁、钙、硫酸盐等杂质含量高，因而其用途严重受限， 市场竟争力不强。而本专利技术可直接以铁、钙、硫酸盐、重金属等杂质含量较高的国产工业硼 酸为原料，采用水浸的方式脱除工业硼酸中的部分钙、镁、钠等杂质得到下一步制备高纯硼 酸的前驱体，其原料来源丰富、经济；同时经固液分离后的母液还可返回水浸处理过程循环 使用一至三次，或用作制备工业硼酸、硼酸钙的原料。脱除工业硼酸中的部分钙、镁、钠杂质 的工艺简单，易于操作。 2、本专利技术通过水浸的方式脱除工业硼酸中的部分钙、镁、钠杂质得到制备高纯硼 酸的前驱体，再以复合添加剂深度除铁、除重金属后，冷却、结晶后得到高纯硼酸，其钠含量 < 40X10'铁含量< 5X10'铅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯硼酸的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：1）将工业硼酸以水调浆、搅拌脱除钙、镁、钠杂质，经固液分离后得到高纯硼酸前驱体；2）将高纯硼酸前驱体以温度为80℃～100℃纯水溶解，制得含H3BO3 180g/L～280g/L的硼酸溶液，以复合添加剂深度除铁、除重金属后，再经过滤、冷却结晶、固液分离、洗涤、烘干，即得到高纯硼酸产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘述平，陈炳炎，廖祥文，刘亚川，邹定邦，樊尊善，谭美法，李博，唐湘平，徐凌飞，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，阿里兆源矿物科技开发中心，
类型：发明
国别省市：四川;51