[发明专利]硼酸生产流程中的脱色工艺

说明书

本发明属于硼酸生产流程中的脱色工艺。

目前在硼酸生产工艺流程中，国内外一般都是采用硼砂-硫酸法工艺路线，如在《无机盐工业》1982年第10期，第12页上刊登的“硼酸生产过程中溶液颜色变化的原因及其对质量的影响”一文所介绍的就是这种工艺流程，在该工艺流程中一是利用严格控制料液的PH值，二是在冷却过程中注意及时补酸来实现产品脱色的。但这种脱色方法只适用于利用硼砂为原料生产硼酸，而不适用于利用硼酸糊（盐卤综合利用后的副产物）为原料生产硼酸。目前国外在采用上述工艺流程时有的在最后工序采用加入一定量的过氧化氢（H₂O₂）以脱去产品中残留的杂色（而整个生产流程中是利用浓硫酸的氧化作用使产品脱色的），即当“温度在≥20℃结晶H₃BO₃之前”用一定量的H₂O₂对其作“提纯”处理，用此法氧化其中一些杂质以进一步提高产品的白度。在《ChemAbst》第94.194376m中记述的罗马尼亚专利就是这种方法;此外，在《ChemAbst》第95.189448C介绍的湿法磷酸法生产磷酸的工艺流程中提到的在湿法H₃PO₄的制备过程中“为了使含Fe₂O₃/P₂O₅≥0.04的粗H₃PO₄精制”可以“用H₂O₂或其它试剂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺”来达到目的。上述两文所叙述的工艺流程中都是将H₂O₂用于产品生产后期“结晶前”的“提纯”或“粗磷酸的精制”。它虽然对提高产品质量有一定作用，但由于仅是在原工艺流程中的最后工序增加了加入H₂O₂这一工艺环节，而不是利用H₂O₂作为全工艺过程中的主要脱色剂使用。因此也就不能产生诸如缩短生产周期、节约能源、延长设备寿命，提高产品回收率和生产率，降低产品成本等作用，加之并没改变原工艺的基本工艺路线，因此亦不适用于利用硼酸糊生产硼酸。几十年来利用硼酸糊生产硼酸的工艺流程是采用的盐酸法，并利用漂白粉作为脱色剂使硼酸脱色。其脱色的主要工艺是将脱色剂漂白粉，助沉剂羧甲基纤维素及氯化钡先后加入业经加热的硼酸糊料液中混合蒸煮，直至沸腾。氯化钡的作用是除去料液中的SO2-4]]>。然后经真空过滤、冷却结晶、脱水及洗涤，再经干燥处理而获得成品。其脱色原理主要是利用漂白粉中的次氯酸钙在酸性溶液中分解出氯气（Cl₂）来除去产品中的铁等杂质，从而达到漂白的目的。反应式为：

4HCl+Ca（OCl）₂＝2Cl₂↑+CaCl₂+2H₂O

该反应过程中产生了大量的氯气，这些氯气除了使产品脱色外，同时也大量扩散到空气中污染环境，严重危害操作人员的身体健康。根据环保监测部门测定，工作环境空气中一般氯气的含量超过国家允许值50～60倍。料液中游离氯的存在及冷却结晶过程中料液的酸性过强，对设备造成严重腐蚀，缩短了设备的使用寿命;此外，由于漂白粉是次氯酸钙和碱式氯化钙的混和物，杂质较多。为了利于沉降、过滤和除去SO离子，则需加相当量的助沉剂羧甲基纤维素及氯化钡。这样仅漂白粉和氯化钡的加入就使每生产一吨硼酸至少要增加120公斤的残渣量，这些残渣的存在不但加大了工人除渣的劳动强度，更主要的是还将给煮沸后的沉降、过滤带来困难，延长生产周期，影响产品的质量;大量的滤渣又将带走部份有用的液料，降低产品的回收率，这不但直接影响到产量的提高，而且还要浪费不少电能、热能和水，结果提高了产品的成本。硼酸是工业重要原料，缺口很大，因此，解决硼酸生产中氯气污染环境、缩短生产周期、提高硼酸产量和回收率对发展硼酸工业和对国民经济发展关系极大。