[其他]硼酸钠盐硝酸法制取硼酸联产硝酸钠

说明书

本发明涉及化学工业中无机材料。

硼酸生产加工方法有酸解矿石法、硫酸硼砂法、碳氨法、蒸汽蒸馏法等。与本发明最接近的是硫酸硼砂法。该工艺以硼砂和硫酸为原料进行复分解反应：

在溶解罐中，按液固比2∶1，先加入回收的二次母液和硼酸结晶分离段的洗水，用蒸汽加热至50～60℃，开始搅拌，然后加入硼砂，继续升温至90℃，待硼砂全部溶解后，经过滤机滤去杂质。清液在酸解罐中加热至75℃。在搅拌下缓慢加入等当量硫酸，控制溶液PH在2-3，继续升温至90℃，反应30分钟。然后用泵将反应液送入结晶器。在结晶器内，冷却至34-36℃，硼酸结晶出来。再经离心分离，水洗，干燥，化验合格后包装。水洗液和母液循环使用。

如每生产一吨硼酸需消耗硼砂（折100%）1.61吨-1.70吨，硫酸（折100%）0.415吨-0.430吨。

硝酸钠工业，国内外采用方法有中和法、复分解法、吸收法等。

中和法：采用硝酸和纯碱反应而得，因成本昂贵，工业上很少采用。

复分解法：系以硝酸钙和硫酸钠复分解而得，此法节省纯碱，成本较低，但成品中因含有硝酸钙，容易潮解，且纯度低。

吸收法系用纯碱溶液吸收硝酸尾气中氧化氮而得，此法为国内外普遍采用。在我国硝酸设备投资大，一般中、小型工厂很难投产。

本发明制造硝酸钠采用硼酸钠盐与硝酸反应，同时生产出硼酸与硝酸钠。这样利用系统论的质量共生工程原理充分发挥每一种化学元素的作用，使其发挥两次效益。

硼砂硫酸法副产硫酸钠是不符合国家质量标准的废料。而本发明是同时生产出两种符合国家质量标准的正规化工产品。

本发明中硼酸钠盐指由Na₂O与B₂O₃和结晶水H₂O三者能表示出的一切硼酸钠盐及等同物。如硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O可改写为Na₂O·2B₂O₃·10H₂O，四硼酸钠、五硼酸钠盐、二硼酸钠盐……，都可表示为xNa₂O·yB₂O₃·zH₂O，其中x，y，取1，2…;z＝0，1，2，…当x＝1，y＝2时，z＝10时则为硼砂。

本发明适用于以硼酸钠盐如硼砂为原料制取硼酸联产硝酸钠（工艺流程图及设备见附图）。其化学反应式为：

如原料为多硼酸钠或其它硼酸钠盐均可写为：

xNa₂O·yB₂O₃·zH₂O+2xHNO₃＝2yH₃BO₃+2xNaNO₃+（x-3y+z）H₂O（x，y，z＝1，2……，z还取0）

工艺过程如下：

在溶解罐（1）中硼砂或多硼酸钠等硼酸钠盐被母液，二次洗水或自来水溶解、冲稀成20-50°Be′溶液（以25-35°Be′为佳）在过滤机中（2）滤去杂质，在酸解罐（3）中于室温至48℃（最佳为40-48℃）时加入硝酸，使溶液PH为0.1-4.5之间（最佳PH＝2.0-3.0）条件下进行反应，反应温度为60-110℃，搅拌均匀，反应0.5-4小时。然后在低于30℃下冷却结晶，当然以室温下进行最为节约能源。此时粗硼酸便结晶出来，再经离心分离机（5）脱水溶液。粗硼酸再用自来水在室温下多次洗涤，直至其产品质量符合GB538-82为止。洗液可并入离心脱出的母液中，或单独处理，如再经浓缩，循环并入流程中。

硼酸结晶后的溶液在蒸发器（9）中经浓缩至30-50°Be′（以35-45°Be′为宜）。再在小于60℃下（最佳为40°到室温）冷却结晶（10）出粗硝酸钠，也经离心分离机（11）脱除水溶液。