[发明专利]偏硼酸钙的制造方法

说明书

本发明是以硼砂、石灰粉和盐酸为原料，通过一步法直接制得偏硼酸钙(CaO·B₂O₃·nH₂O)的方法(其中n＝2，4或6)。

合成硼酸钙的方法有很多，1996年的《现代化工》中指出用硼砂与钙盐(氯化钙、硝酸钙或硫酸钙)复分解反应，由于反应体系的pH在中性范围，制造的硼酸钙属于多硼酸钙(B₂O₃/CaO＞1)。文献报导了用硼砂与石灰乳反应不能制得纯净的偏硼酸钙(B₂O₃/CaO＝1)。《硼化物的生产与应用》一书中介绍，在国外有以硼硅钙石为原料用CO₂气体分解硼矿，再用石灰乳与分解液反应制造偏硼酸钙，其实质是以硼酸和石灰乳反应制造。在国内有用含硼酸、硼酸铵或碳化法分解硼矿的碳化液与石灰乳反应制造偏硼酸钙的，中国专利ZL92110544.4用硝酸钙、硼砂和氢氧化钙反应制造的。但是或者生产流程长、投资高，或者产品质量不理想，消耗高等原因，均难于立足市场经济的年代。1962年在世界上曾有美国专利(US3,032,391)提出用硼砂、氢氧化钠、氢氧化钙(或氧化钙)与钙盐反应制造偏硼酸钙的方法，同年美国专利(US3,032,392)又提出用硼砂氢氧化钙或氧化钙和硫酸钙(石膏)为原料制造的专利。还有文献中介绍的以氯化钙为原料的方法，有用偏硼酸钠或其与氢氧化钠的混合物，而且在其大量过剩条件下与氯化钙溶液反应制取。

本发明的目的是采用最短的生产过程，最低的投资费用，廉价的原料来制造满足市场的优质偏硼酸钙。

本发明采用了下述手段：

1.严格控制硼砂、石灰粉、盐酸原料的配比，使合成反应在只存在BO₂^-(相当于pH＞10)条件下进行。

2.控制反应条件，使偏硼酸钙产品在较低过饱和度的条件下生成。从而达到产品是成份稳定的化合物，而不是多种组分的混合物；产品是晶体，而不是无定形体。这样，偏硼酸钙晶体则有利于固液分离，洗去杂质，含游离水少，容易干燥。

本发明生产偏硼酸钙的工艺过程见附图。

附图中：1-固体硼砂，2-固体石灰粉，3-盐酸槽，4-反应罐，5-过

        滤设备，6-洗涤水槽，7-干燥设备，8-产品，9-中和罐

在反应罐[4]中装入全部洗水，部分母液或清水，在搅拌条件下加入石灰粉[2]、盐酸和硼砂[1]，反应温度低于45℃，反应3～10小时，随后将反应罐中的料浆送去过滤，将偏硼酸钙与母液分离，母液部分返回反应罐配料，部分送往中和罐[9]中和，达到环境排放标准后排放，或者去蒸发浓缩，回收其中的氯化钠。过滤机[5]上的滤饼用清水洗涤，洗水返回配料，洗后的硼钙滤饼送往干燥，根据用户情况，控制干燥、温度和时间，可生产含B₂O₃ 35％的四水偏硼酸钙，也可生产含B₂O₃42％的二水偏硼酸钙。视石灰粉的质量，产品中B₂O₃∶CaO＝0.95～1.02(摩尔比)硼收率大于95％。

本发明所用石灰粉可为化工用石灰，也可用质量好的生石灰(磨细至＜80目)可以直接投入反应罐，也可设一调浆罐，在此罐中将石灰粉与洗水调成浆状，用压缩空气或泵打入反应罐。

反应罐可以是敞口式，也可用有封头的装有搅拌机的反应罐，反应罐可用搪瓷，也可用玻璃钢制成。

用固体硼砂、石灰粉和盐酸为原料，CaO∶HCl∶Na₂B₄O₇的摩尔比为1.8～2.4∶1.8～2.3∶1，反应在pH＞10，配料的液固比为3～7∶1，反应温度低于45℃，时间3～10小时。反应产物经过滤、分离、洗涤、干燥，即得到偏硼酸钙的二水合物或四水合物。

过滤设备可用离心式分离机，也可用板框式压滤机。

母液中和可用盐酸或工业废酸，也可用硼砂车间碳解尾气中的CO₂中和，后者在中和后需设1小的压滤机，分离出固体物质，再去蒸发回收氯化钠。

干燥设备可用红外干燥箱，也可用旋转快速干燥器或流化床干燥器，干燥温度为110～170℃，物料停留时间0.1秒～2小时。

本发明的效果如下：

1、工艺流程短，专用设备结构简单，投资少；

2、产品堆密度大，节省包装费用；

3、本工艺硼收率高，反应温度低，能耗低；