淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺制造技术

本发明专利技术为化工分离技术领域提供了一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺，它的主要特点是利用ＭｇＯＳＯ↓［４］－Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］－Ｈ↓［２］Ｏ体系中Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］与ＭｇＳＯ↓［４］.７Ｈ↓［２］Ｏ的结晶形状、当量直径、密度不同，造成硼酸比硫酸镁晶体在体系中的共饱和母液的沉降速度慢；当混合结晶晶浆与该体系共饱和母液逆流接触，使硫酸镁和硼酸晶体分层分离。与现有硼酸工艺相比，具有充分提高硼回收率，并副产硫酸镁，充分利用矿物资源，并减少环境污染等显著优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺本专利技术属于化工分离
，是一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺。用硼镁矿一步法制硼酸，相对于碱解硼矿制硼砂后，再用酸与硼砂作用制备硼酸，以及碳氨法制硼酸等法，具有流程短、设备简单、投资省、消耗低等优点。一直受到人们关注。但因用硼镁矿时，无论原矿中MgO/B2O3的比例如何，酸解净化后得到的MgSO4-H3BO3-H2O体系在分离出H3BO3后，总会得到该三元体系的共饱和溶液，进而出现水合硫酸镁与硼酸的共同结晶体系，常因无法分离，限制了在产品硼酸中的硼回收率。研究该体系多温相图可知，单纯利用温度变化，而在析出H3BO3过程中不加水将其与硫酸镁分离是不可能的，因此国内外硫酸分解硼镁矿的硼酸工厂，都只好将硼酸母液排放，这不仅是造成资源的大量浪费，而且又严重污染环境，也有将硼酸母液加工成硼酸—硫酸镁混合肥料的，其硼含量在5-10％，但作物对硼和镁的需要量相差悬殊，这种肥料是否受农民欢迎值得怀疑。后来有人主张采用有机溶剂萃取法，但因MgSO4对硼酸的盐析效应极弱，用于MgSO4-H3BO3-H2O体系是不-->经济的。因而用硫酸法加工各种硼镁矿石受到了限制，尤其更不适用于MgO/B2O3质量比高于2的硼矿石。相对于其它类型的硼矿厂，硫酸分解硼镁矿加工难度更大，母液尚无可靠的利用途径，因而已经淘汰。专利ZL 93109015.6提出了用其它镁盐作为盐析剂来分离硼酸和硫酸镁的方法，该法是用MgCL、Mg(NO3)2、MgBr2作盐析剂，利用其在高温时能显著降低MgSO4的溶解度；使生成MgSO4.H2O，并在高温下分离之。所的母液冷却到常温时，即可析出硼酸而不析出任何MgSO4的水合盐，从而实现H3BO3与MgSO4分离。由于体系中原有大量的SO-24，又引入CL-或NO-3，或Br-，一方面使体系变得复杂，增加产品中杂质离子，如GB-538-90中对氯的要求很严，优等、一等、合格品中氯含量分别不大于0.05％、0.10％、0.15％，对片状结晶的H3BO3，可以设想在洗涤过程的难度。另一方面，由于体系中引入CL-或其它离子，这势必造成造成对设备腐蚀性增大，增加选择工业设备的材质的难度及投资。专利ZL 9511009.4提出采用不含氟的盐析剂和适当改性技术使硼酸和硫镁分离，并制备一水硫酸镁，也同样-->是增加了溶液中的组分。以上二种方法均是在较高温度下分离出MgSO4.H2O，事实上，研究H3BO3-MgSO4-H2O体系在不同温度下的溶解度关系可知，即使不加入第四组分，利用较高温度下MgSO4.H2O溶解度降低而H3BO3的溶解度单调增加的这种特性，也可使低温下该三元体系的共饱液经加热蒸发析出MgSO4.H2O实现其与硼酸分离的目的，经高温分离MgSO4.H2O后的母液，可适当加水，并降低温度即可析出H3BO3而实现分离，只是(1)高温下分离MgSO4.H2O，液相盐类浓度高，粘度大，分离时难度大，这除设备方面的问题之外，尚存在着具体操作方面的麻烦——若温度在过滤进有所降低，该体系即出现H3BO3和MgSO4.H2O的混合结晶，而当温度升高，或有水分蒸发，MgSO4.H2O还要结晶，将会粘结滤网或滤布，使过程无法继续运行。(2)由于将母液中加入水，降温结晶分离硼酸后，再次蒸发分离MgSO4.H2O必然增大单位产品的蒸发负荷及能量消耗，从而增加产品成本，降低产品的市场竞争能力。本专利技术的目的在于硫酸分解硼镁矿，一步法制硼酸过程中，充分提高硼回收率，并副产硫酸镁，充分利用矿物-->资源，并减少环境污染。本专利技术的基本原理：H3BO3结晶为片状，其当量直径小，且密度为1435k/m3，而MgSO4.7H2O结晶在本体系中常为棒状，颗粒大，当量径大，密度因结晶型状而异，单斜晶体为1680kg/m3，斜方晶体为1636kg/m2二者均明显高于硼酸的密度。当量直径与密度的差异决定了H3BO3晶体比硫酸镁晶体沉降速度慢，因而可以籍此性质对其进行分离。利用MgSO4-H3BO3-H2O体系中H3BO3与MgSO4.7H2O的结晶形状、当量直径、密度不同，造成硼酸晶体在体系中的共饱和母液的沉降速度比硫酸镁晶体沉降速度慢；在常温下使硼酸和硫酸镁的混合结晶晶浆与该体系共饱和母液逆流接触，从而使硫酸镁和硼酸晶体分层分离。详细分离工艺为混合晶浆从分离器的上中部引入；供分离用的母液从分离器的下中部引入，晶浆与分离用母液以适当的速度逆流接触，易沉降的MgSO4颗粒下沉，由分离器下部放出供过滤，难以下沉的H3BO3晶体上浮，可由上部放出过滤，对间歇过程，采用MgSO4分离后，由分离器下部放出-->过滤。工艺中实现晶体分离的分离器可采用结晶与分离一体设备。也可采用彼此独立设备，由物料管道相连，此时选用适宜产生较大颗粒晶体的结晶器；分离器采用倒锥漏斗形式，混合晶浆从锥体的上部引入，供分离用母液由倒锥体下部引入。对分离后的晶体采用离心设备过滤。该工艺是用于化工分离工艺中晶体形状、当量直径、密度明显有差异的混体结晶晶体的分离。将分离出的硫酸镁经过滤设备过滤，并适当洗涤，即可得到产品。分离出的硼酸，既可经过滤，洗涤直接作为产品，亦可不经洗涤，返回硼酸结晶系统中进行重结晶，进而干燥得到纯度高，结晶质量好的产品。-->本系统中的结晶分离器，可以是一体设备；也可是结晶与分离彼此独立，由物料管道相连，此时可选用适宜产生较大颗粒晶体的各种形式的结晶器；分离器则可以是直管状或倒锥状，而为直管状时，可垂直或倾斜一定角度装，带有MgSO4和H3BO3的晶浆可由直管状分离器的上中部引入，或由锥体的上部引入；供分离用的母液由倒锥体下部或直管状分离器的下部或中部引入。晶浆与分离用母液以适当的速度逆流接触，易沉降的MgSO4颗粒下沉，由分离器下部放出供过滤，难以下沉的H3BO3晶体上浮，可由上部放出过滤过离，对间歇过程，亦可待MgSO4分离后，由分离器下部放出过滤。本专利技术的特点在于：(1)、不向H3BO3-MgSO4-H2O体系中引入包括水在内的任何外加物质，从而克服引入杂质及增加过程能量消耗之痹端；(2)、在室温下分离出MgSO4、7H2O和H3BO3，克服了高温分离时操作过程的麻烦。(3)、分离后的母液可循环蒸发分离，部分或全部返回酸解过程，以调整溶液酸度，及除去积累的杂质，来充分提高硼回收率，并可避免废液的排放。-->(4)、由于实行分离回收硼酸和硫酸镁，所以，分离效果基本不受原料中MgO/B2O3质量比限制。(5)、所得产品MgSO4.7H2O中含硼元素少，纯度高符合标准可直接工业品使用。(6)、充分利用硼镁矿资源既减少了环境污染，又可增加工厂经济效益。(7)、本技术同样可以应用于分离出MgSO4.6H2以适应工厂的操作环境条件与温度。利用本专利技术，实验室内由真空抽滤分离出的硫酸镁纯度可达96％，而其中含BO2则可降到0.8％以下，(均为湿基分析结果不同)，若采用离心设备，提高分离因数，则母液分离更彻底，实际效果可以优于此结果。按此数据，对于MgO/B2O3质量比为2的硼镁矿，当矿物中的镁全部转化为MgSO4.7H2O，由此带出的B2O3约占原矿中B2O3的10％，即便浸出系统B2O3收率达到95％，也可有85％的硼可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺，其特征在于利用ＭｇＳＯ↓［４］－Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］－Ｈ↓［２］Ｏ体系中Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］与ＭｇＳＯ Ｏ↓［４］．７Ｈ↓［２］Ｏ的结晶形状、当量直径、密度不同，造成硼酸晶体在体系中的共饱和母液的沉降速度比硫酸镁晶体沉降速度慢；在常温下使硼酸和硫酸镁的混合结晶晶浆与该体系共饱和母液逆流接触，从而使硫酸镁和硼酸晶体分层分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺，其特征在于利用MgSO4-H3BO3-H2O体系中H3BO3与MgSO 04.7H2O的结晶形状、当量直径、密度不同，造成硼酸晶体在体系中的共饱和母液的沉降速度比硫酸镁晶体沉降速度慢；在常温下使硼酸和硫酸镁的混合结晶晶浆与该体系共饱和母液逆流接触，从而使硫酸镁和硼酸晶体分层分离。2、如权利要求1所述的一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺，其特征在于详细分离工艺为混合晶浆从分离器的上中部引入；供分离用的母液从分离器的下中部引入，晶浆与分离用母液以适当的速度逆流接触，易沉降的MgSO4颗粒下沉，由分离器下部放出供过滤，难以下沉的H3BO3晶体上浮，可由上部放出过滤，对间歇过程，可待MgSO4分离后，由分离器下部放出过滤。3、如权利要求1、2所述的一种淘洗法分离硫酸镁与硼酸工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：史恒欣，赵文升，李入林，赵龙涛，
申请(专利权)人：赵文升，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]