專利名稱：硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫酸鎂的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工程及工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及到從硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫鎂礬的工藝。
背景技術(shù)：
用硫酸分解硼鎂礦所得的硫酸分解液(以下簡(jiǎn)稱分解液)，現(xiàn)在多數(shù)工廠只從中結(jié)晶出硼酸而將硼酸母液排棄。在硼酸母液中尚含≥3％H3BO3，約20％MgSO4。將它排棄既浪費(fèi)資源，又污染河道?，F(xiàn)有個(gè)別工廠將它制成硼鎂肥，但受作物和土壤種類所限，不受農(nóng)民歡迎。
后來有人主張將硼酸母液先濃縮而后使硼酸和七水硫酸鎂一起成為結(jié)晶析出，然后用浮選法[Russian應(yīng)用化學(xué)雜志，1937，10(5)845]或用重選法[史恒欣、趙文升等，無機(jī)鹽工業(yè)，1998，30(5)22]分離之。但在七水硫酸鎂中仍含有約2％H3BO3，這使硼酸的結(jié)晶收率又下降了大約8％(還有酸解、過濾、脫硫等工序的H3BO3損失)。
本發(fā)明人等在1996~1998年間用MgCl2和Mg(NO3)2(見《化工學(xué)報(bào)》，199647(7)，447；1998，49(1)97)作為鹽析劑將H3BO3與MgSO4·H2O分離并取得了專利(專利號(hào)ZL93109015.6，國(guó)際專利分類號(hào)C01B35/10，批準(zhǔn)號(hào)第39479號(hào)；專利號(hào)ZL95110090.4，國(guó)際專利分類號(hào)C01B35/10，批準(zhǔn)號(hào)40752)。但用MgCl2做鹽析劑時(shí)，蒸發(fā)設(shè)備需用鈦材制造以抗Cl-腐蝕；用Mg(NO3)2做鹽析劑時(shí)，在酸性溶液中Mg(NO3)2又會(huì)分解而釋放出NOx，造成Mg(NO3)2損耗和環(huán)境污染。更嚴(yán)重的是這兩種鹽析方法都使用了未控制過多晶核形成的結(jié)晶器，所生產(chǎn)的硫鎂礬粒度太細(xì)，在離心機(jī)上結(jié)塊，使離心機(jī)不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種從硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫酸鎂的工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將硫酸分解硼鎂礦的分解液F與硫鎂礬母液E2混合成溶液N。蒸發(fā)水分使溶液N變成溶液G。溶液F量、溶液E2量和溶液N變成溶液G的蒸發(fā)水分由物料衡算定出。將溶液G冷卻到10~35℃，使系統(tǒng)點(diǎn)靠近該溫度下的硼酸結(jié)晶區(qū)界線，析出硼酸。實(shí)際上由于采用了真空式克里斯塔爾(Krystal)結(jié)晶器，混合溶液N是蒸發(fā)和冷卻同時(shí)進(jìn)行的。
過濾分離出硼酸晶體，得到硼酸母液E1，硼酸晶體送去干燥成為成品。
將硼酸母液E1在100~115℃下蒸發(fā)，達(dá)到溶液K，析出硫鎂礬M，過濾洗滌后，硫鎂礬經(jīng)冷卻即為成品。過濾后得出的硫鎂礬母液E2落在100~115℃溫度下MgSO4-H3BO3的共飽點(diǎn)上送去與新的分解液F混合，開始下一循環(huán)。

硼酸采用真空式克里斯塔爾(Krystal)結(jié)晶器結(jié)晶。這樣可以充分利用進(jìn)口溶液的顯熱和硼酸的結(jié)晶熱以供蒸發(fā)，可以節(jié)省外供蒸汽。
硫鎂礬的結(jié)晶用蒸發(fā)式克里斯塔爾結(jié)晶器，其晶核的生成數(shù)量可以控制，因而所得的硫鎂礬晶粒粗大，在60目左右，不會(huì)在離心機(jī)上結(jié)塊，使離心機(jī)能順利運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的效果和益處是采用本技術(shù)生產(chǎn)，硼酸和硫鎂礬的結(jié)晶收率均在99％以上。硼酸產(chǎn)品符合GB-538-90；硫鎂礬含MgSO481~83％，結(jié)晶水17~19％。分子式可表示為MgSO4·(1.4~1.5)H2O，松散，不再結(jié)塊，也不潮解，流動(dòng)性良好，宜作肥料。


圖1為25℃、100℃MgSO4-M3BO3-H2O系統(tǒng)相圖。
圖2為分級(jí)結(jié)晶流程圖。
具體實(shí)施例方式
以1000kg的硼酸產(chǎn)品為基準(zhǔn)，各步驟物料量相圖計(jì)算值為表1所示。
表1各步驟物料量及其百分組成


在硫鎂礬結(jié)晶器中析出MgSO4·H2O 2355kg，折合MgSO4＝2355×0.8698＝2048kg與酸解液F中輸入的MgSO4相等。
在硼酸結(jié)晶器中析出硼酸1000kg，與酸解液中輸入的硼酸相等。
在N到G的過程中蒸出H2O 1031kg；在E1→E2過程中蒸出H2O 6140kg，MgSO4·H2O滯出H2O＝2355×0.1302＝307kg，共計(jì)輸出H2O 7478kg，與F中輸入的H2O量相同。
由此可見，物料在循環(huán)過程中沒有積累和虧損，循環(huán)是穩(wěn)定的。
但在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，每噸硼酸必須用1噸洗水洗滌，這部分水分混入E1中，故在E1→E2過程中應(yīng)蒸去H2O＝6140+1000＝7140kg。
每噸硫鎂礬的洗水為500kg，共為500×2.355＝1177.5kg，這部分水份混入E2母液中，故在N→G過程中必須蒸出水分1682+1177.5＝2859.5kg。
權(quán)利要求
1.一種硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫酸鎂的工藝，其特征是硫酸分解硼鎂礦的分解液F與硫鎂礬母液E2混合成溶液N，蒸發(fā)水分使溶液N變成溶液G；溶液F量、溶液E2量和溶液N變成溶液G的蒸發(fā)水分由物料衡算定出；將溶液G冷卻到10~35℃，結(jié)晶出硼酸；過濾分離出硼酸晶體，得到硼酸母液E1，將在MgSO4-H3BO3的共飽點(diǎn)附近的硼酸母液E1在100~115℃下蒸發(fā)，達(dá)到溶液K，析出硫鎂礬M；過濾后得出的硫鎂礬母液E2落在100~115℃溫度下MgSO4-H3BO3的共飽點(diǎn)上送去與新的分解液F混合，開始下一循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫酸鎂的工藝，其特征在于所得的硫酸鎂產(chǎn)品是硫鎂礬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼鎂礦的硫酸分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫酸鎂的工藝，其特征在于采用真空式克里斯塔爾結(jié)晶器結(jié)晶硼酸；采用蒸發(fā)式克里斯塔爾結(jié)晶器結(jié)晶硫鎂礬。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)工程及工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及從硫酸分解硼鎂礦的分解液中分級(jí)結(jié)晶硼酸和硫鎂礬的工藝。其特征是不添加任何物質(zhì)，只改變溫度和水量，在穩(wěn)定循環(huán)下，從硫酸分解硼鎂礦的分解液中結(jié)晶出硼酸和硫鎂礬兩種產(chǎn)品。本發(fā)明的效果和益處是采用本技術(shù)生產(chǎn)，硼酸和硫鎂礬的結(jié)晶收率均在99％以上。硼酸產(chǎn)品符合GB－538－90；硫鎂礬含MgSO
文檔編號(hào)C01F5/40GK1880222SQ20061020018
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者呂秉玲 申請(qǐng)人:呂秉玲