由西藏天然硼砂矿提取硼砂的工艺研王国宏,方正东(湖北师范学院化学与环境工程系,湖北省黄石市435002)摘要:文章介绍了通过有机絮凝剂从西藏天然硼砂矿中提取硼砂的工艺途径,给出了最佳的工艺条件,在该条件下硼砂矿的收得率达到94%以上。关键词:硼砂;絮凝剂;硼:TQ128文献标识码:B:1001-2214(2003)04-0005-03StudyonTheExtractionofBoraxfromTibetNativeBoraxWANGGuo2hong,FANGZheng2dong(DepartmentofChemistry,HubeiNormalUniversity,HuangshiHubei435002)Abstract:AmethodforextractionofboraxfromTibetnativeboraxbyorganicfloculantisintroduced.Variousfactorsofoperationsarestudied.Thesuitableconditionsareobtainedandtheyieldisabove94%.Keywords:borax;flocculant;boron1前言硼及硼化物因其高强、高硬、耐热、耐磨及阻燃、质轻等特殊的物理化学性质,使之受到重视,被称为“质量和效率的元素”1。硼砂作为硼产品的一种,广泛应用于冶金、陶瓷、航天等工业部门,具有其他化工产品不可替代的重要地位。硼砂还可作为微量元素用于农业,对小麦、棉花、麻等农作物有增产、提质的作用2。我国硼矿资源较为丰富,主要分布在东北、青海、西藏等地。西藏天然硼砂矿所含杂质少、矿石品位高,具有疏松、多孔、比表面积大的特性,因此该矿容易加工。目前工业上生产硼砂多采用碳碱法2,但此法存在着工艺流程长、设备繁多等缺陷。本文运用有机絮凝剂通过絮凝沉降的途径来提取硼砂,不仅工艺流程短、设备简单、“三废”排出量少,而且收得率可高达94%以上,具有良好的经济效益和社会效益,是很有前景的一种生产方法。2实验部分211原料质,经分析后,其化学组成如表1。有机絮凝剂:实验室配制表1西藏天然硼砂矿的化学组成212实验仪器天平、真空泵、电炉、烧杯、温度计。工艺流程称取100g天然硼砂矿溶解于盛有300mL一定213温度水的烧杯中,加入有机絮凝剂,搅拌2min～3min,静置。待杂质沉降完全后,吸取上层清液于另一烧杯,冷却并结晶,经真空泵抽滤得到产品和母液。此母液和洗涤硼渣的母液一起返回到溶解工序循环使用。工艺流程如图1。图1由西藏天然硼砂矿提取硼砂的工艺流程图收稿日期:2002-11-22作者简介:王国宏(1968-),男,讲师,主要从事无机盐及无机材料的研究。项目B2O3MgOCaO酸不溶物烧失率合计含量(%)301655162111711036114799194海湖盐与化工第32卷第4期63实验结果311溶解温度的选择称取100g天然硼砂矿,按照工艺流程,选择70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃六个温度溶解硼矿,并分析溶解液的硼砂浓度,如图2。分析图3可以看到,在相同的絮凝剂用量下,随着沉降时间的增加,杂质的厚度逐渐降低;在相同的沉降时间下,随着絮凝剂用量的增加,杂质的厚度也逐渐减少,这种变化在絮凝剂用量从4mL到10mL范围中相当明显,然而在10mL和12mL之间,没有什么效果。在后面的过滤工序中,我们发现:絮凝剂用量过多,产品的外观不够蓬松。同时,絮凝剂用量的增加,也加大了生产成本。综合以上因素,对于100g的天然硼砂矿,最佳的絮凝剂用量为10mL。313结晶温度的选择吸取沉降操作后烧杯中的上层清液,进行冷却结晶,根据文献2,分别选取27℃、28℃、29℃、30℃四个结晶温度,结晶后过滤,考察产品的产量和母液的浓度,如图4。图2溶解温度与溶解液中的硼砂浓度关系图由图2可知,随着溶解温度的升高,溶解液中的硼砂浓度逐渐增加。在70℃～85℃的范围内,变化相当明显,由177g/L上升到237g/L;在85℃～95℃的范围内,浓度的变化很小,由237g/L微弱增到238g/L。考虑到节能的因素,选择85℃为量佳的溶解温度。312絮凝剂用量的选择使用实验室配制的絮凝剂,用量分别为4mL、6mL、8mL、10mL、12mL来沉降溶解工序的溶解液,考察杂质的厚度和时间的关系,如图3。图4硼砂产量和母液浓度随结晶温度变化图通过图4可知,随着结晶温度的降低,硼砂产量逐渐升高,母液浓度逐渐降低,特别在30℃到28℃之间变化很大。但是从28℃降到27℃时,产量由65169g增到65182g,母液浓度由4515g/L降到4412g/L,变化都不明显。考虑到母液可以循环使用和节约冷凝水用量,选择28℃为最佳结晶温度。314最佳工艺条件下的全循环实验以每批100g天然硼砂矿,确定液固比为3,在最佳工艺条件下(溶解温度85℃...