硼酸鈉硼礦化學(xué)加工

已知硼礦(見(jiàn)彩圖)有150多種,其中重要的有天然硼砂礦(Na2O·2B2O3·10H2O),主要產(chǎn)于美國(guó)、中國(guó);硬硼鈣石(2CaO·3B2O3·10H2O),主要產(chǎn)于土耳其;硼鎂石(2MgO·B2O3·H2O),主要產(chǎn)于蘇聯(lián)、中國(guó)等。中國(guó)的硼礦資源主要分布在青藏高原的鹽湖及遼東半島的營(yíng)口、鳳城、寬甸、集安一帶。世界硼酸鹽礦的儲(chǔ)量約有355~748Mt,分布很集中,僅美國(guó)和土耳其就占世界總儲(chǔ)量的95%左右。1981年世界硼礦的開(kāi)采量為2460kt，其中美國(guó)為1340kt，是世界最大的硼礦開(kāi)采國(guó)，土耳其為700~750kt，居世界第二位。 硼礦化學(xué)加工的研究始于18世紀(jì)初。1702年,G.霍姆貝用天然硼砂礦與硫酸亞鐵反應(yīng)首先制得了硼酸。1728年L.萊默里、1732年C.T.杰弗里分別通過(guò)加熱硼砂和酸的水溶液得到了硼酸。1808年，英國(guó)人H.戴維和法國(guó)人J.-L.蓋-呂薩克、L.-J.泰納爾單獨(dú)地又幾乎是同時(shí)地制得了元素硼。

加工方法

因礦石組成不同而異，目前工業(yè)上使用的硼礦有水溶性和水不溶性兩類。

水溶性硼礦的加工 水溶性硼礦有天然硼砂礦和鹽湖鹵水中的硼酸礦，以天然硼砂礦為主。①天然硼砂礦的精制:將天然硼砂礦破碎,用水溶解、過(guò)濾、結(jié)晶、分離、干燥即得五水硼砂和十水硼砂。目前產(chǎn)量最大的是美國(guó)。②鹽湖鹵水中硼酸的提取:將含氧化硼約1%的鹵水用萃取劑(多元醇在煤油中的溶液)進(jìn)行萃取，用稀硫酸作反萃取劑，將硼酸從有機(jī)相中反萃出來(lái)，經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、離心分離、干燥即得硼酸成品。

水不溶性硼礦的加工 水不溶性硼礦種類很多，在工業(yè)上主要有硬硼鈣石和硼鎂石兩種，其加工方法主要有酸法、堿法及碳銨法。酸法適合于含硼高的富礦;堿法既適合于富礦也適合于貧礦，由中國(guó)首先開(kāi)發(fā)成功。硬硼鈣石的加工還可采用直接提純法，使氧化硼的含量富集到35%~45%，直接用于玻璃生產(chǎn)。

①酸法 可用硫酸、鹽酸、硝酸。酸法浸取多在常壓下進(jìn)行，浸取方式有間歇式和連續(xù)式兩種。將粉碎至120目左右的礦粉，在裝有水的耐酸反應(yīng)器中,慢慢加酸分解，再經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、干燥得硼酸產(chǎn)品。例如硼鎂石用硫酸分解的反應(yīng)式為: 2MgO·B2O3·H2O+2H2SO4─→2H3BO3+2MgSO4

生成的硼酸與硫酸鎂難以分離完全，致使硼酸的收率低。為提高硼酸的收率，工業(yè)上采用蒸餾法或萃取法分離硼酸與硫酸鎂。如果原料是硬硼鈣石，則硫酸法優(yōu)于鹽酸法，用硫酸時(shí)能生成不溶性的硫酸鈣，易于分離，故硼酸收率高。 ②堿法 用燒堿或純堿分解，有加壓堿解法、碳?jí)A法及多硼酸鈉法。加壓堿解法收率高，反應(yīng)時(shí)間短，但工藝流程長(zhǎng)(圖2)。將塊狀硼礦石在窯內(nèi)于600~800℃下煅燒脫水,經(jīng)粉碎至120目，在混料罐內(nèi)與過(guò)量堿混合后送入帶有攪拌的堿解器內(nèi)，在140℃、4MPa下反應(yīng)幾小時(shí),經(jīng)過(guò)濾、碳化、結(jié)晶、分離、干燥得硼砂。含純堿的母液經(jīng)苛化后回收使用。反應(yīng)式為: 2MgO·B2O3+2NaOH+H2O─→2NaBO2+2Mg(OH)2

4NaBO2+CO2─→Na2B4O7+Na2CO3

Na2CO3+Ca(OH)2─→2NaOH+CaCO3

碳?jí)A法與加壓堿解法不同之處，在于把堿解與碳化合并于加壓釜中進(jìn)行，純堿也無(wú)需苛化即可循環(huán)使用。多硼酸鈉法的加堿量低于理論量，因而生成多硼酸鈉，堿耗較低，但不能直接得到硼砂。 硼礦化學(xué)加工

③碳銨法 與加壓堿解法工藝過(guò)程相似，不同之處為用碳酸氫銨代替堿。反應(yīng)壓力與溫度有關(guān)，并隨反應(yīng)的進(jìn)行由高變低，開(kāi)始時(shí)可達(dá)10MPa,得到的產(chǎn)物為硼酸銨，需經(jīng)蒸餾脫氨得到硼酸，氨可循環(huán)使用。但該法流程長(zhǎng)，氨不能完全循環(huán)，脫氨的能耗較大。

產(chǎn)品用途

硼化合物的消費(fèi)構(gòu)成各國(guó)不同。美國(guó)主要用于制造玻璃、玻璃纖維、釉藥及有關(guān)工業(yè)中，用量約占美國(guó)國(guó)內(nèi)消費(fèi)量的一半;歐洲主要用在洗滌劑和釉藥中，約占總消費(fèi)量的二分之一。

硼砂和硼酸是硼化合物系列(見(jiàn)表)中最主要的產(chǎn)品，硼砂(四硼酸鈉的總稱，其中重要的有十水四硼酸鈉、無(wú)水四硼酸鈉、五水四硼酸鈉)主要用于玻璃和搪瓷工業(yè)中，可增強(qiáng)玻璃的紫外線透射率，提高玻璃的透明度和耐熱性能，使瓷釉不易脫落且具有光澤。此外，在有色金屬焊接，絲、毛織品洗滌，延遲橡膠硫化速度,織物防水、木材防腐,醫(yī)用消毒以及制革、造紙等方面也有應(yīng)用。硼酸可改善玻璃制品的耐熱和透明性能，能提高機(jī)械強(qiáng)度，縮短熔融時(shí)間，主要用于制造無(wú)堿玻璃、玻璃纖維。此外，還可作防腐消毒劑、熏蒸劑、皮革后處理劑等，也可用于制造防火材料、肥皂、硼鋼、陶瓷釉藥、染料、顏料。也可用于農(nóng)業(yè)土地消毒與提高土地含硼量等。

四硼酸鈉

別名:硼砂、月石粉

英文名:Borax;SOdiumtetraborate;Sodiumborate

分子式:Na2B4O7·10H2O

分子量:381.36

性狀:硼砂系無(wú)色半透明晶體或白色結(jié)晶粉末。無(wú)臭，味咸。比重1.73。在60℃時(shí)失去八個(gè)分子結(jié)晶水，在320℃時(shí)失去全部結(jié)晶水，在空氣中風(fēng)化。無(wú)水物(Na2B4O7)熔點(diǎn)741℃，沸點(diǎn)1575℃。同時(shí)分解。稍溶于冷水，較易溶于熱水，微溶于乙醇。水溶液呈堿性反應(yīng)。熔融時(shí)呈無(wú)色玻璃狀物質(zhì)。

來(lái)源:主要采用碳?jí)A法工藝:將預(yù)處理的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合加溫，通二氧化碳升壓后反應(yīng)制取。 加壓堿解法工藝是用氫氧化鈉溶液加熱分解硼鎂礦 粉制取，亦可由天然硼砂礦直接制取。

規(guī)格:GB 537-84。

外觀:呈白色細(xì)小結(jié)晶體。

包裝:內(nèi)襯塑料薄膜袋的塑料編織袋裝，每袋凈重為 50公斤。袋內(nèi)，應(yīng)附有質(zhì)量證明書(shū)。包裝袋應(yīng)涂剛牢固的標(biāo)志，內(nèi)容包括:生產(chǎn)廠名稱、產(chǎn)品名稱、毛重、凈重、批號(hào)和商標(biāo)。

用途:硼砂在工業(yè)上用于玻璃、搪瓷等，在農(nóng)業(yè)上用作微量元素肥料。

硼礦是無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的重要原料，有水溶性和水不溶性兩類。硼礦加工是先制取硼砂和硼酸，由硼砂和硼酸可制造一系列硼化合物及元素硼。

中文名稱:氟硼酸鈉

英文名稱:sodium tetrafluoroborate

中文別名:四氟硼酸(1-)鈉;四氟硼酸鈉;氟硼化鈉;四氟硼鈉;四氟硼酸鈉

英文別名:Sodium fluoborate; Sodium fluoroborate; SODIUM BOROFLUORIDE; apretonr; Borate(1-),tetrafluoro-,sodium; boronsodiumfluoride(bnaf4); sodiumborontetrafluoride; disodium fluoro-dioxido-borane

CAS號(hào):13755-29-8

分子式:NaBF4

分子量:109.79