硼回收設(shè)備、硼回收方法和硼回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及硼回收設(shè)備、硼回收方法和硼回收系統(tǒng)，包括通道和至少一個被置于通道中的曝氣設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的硼回收設(shè)備包括曝氣通道型反應(yīng)器，其中含硼溶液通過所述通道而曝氣從而使硼以硼砂的形式被提?。缓统恋聿?，其中含硼溶液穿過曝氣通道型反應(yīng)器而提取的硼砂被沉淀，并且其余的溶液借助于溢流而分離。
【專利說明】硼回收設(shè)備、硼回收方法和硼回收系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 公開了硼回收設(shè)備、硼回收方法和硼回收系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 大多數(shù)市售的硼（B)化合物提取自含硼礦物。
[0003] 全球存在約10種不同種類的經(jīng)濟的含硼礦物，但是，由于處理原始礦物需要數(shù)個 步驟，提取市售的如硼砂、硼酸等硼化合物較貴。然而，通過所述處理非常難生產(chǎn)高純度產(chǎn) 品。
[0004] 通常，提取存在于鹵水中的硼的方法包括采用離子交換樹脂吸收鹵水中的硼以選 擇性地吸收硼，以及通過用酸清洗來解吸上述的硼以回收硼。
[0005] 或者，將約500ppm的存在于鹵水中的硼濃縮至大于或等于約30000ppm，并添加硫 酸使硼以硼酸的形式沉積以回收硼。
[0006] 然而，由于使用強酸，兩種方法均具有高成本、低回收率和處理困難的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[0008] 本發(fā)明的一方面涉及硼回收設(shè)備、硼回收方法和硼回收系統(tǒng)。所述設(shè)備可縮短用 于提取含硼溶液（如鹵水）中的硼的反應(yīng)時間，并且，所述設(shè)備可用連續(xù)方法操作，從而使 所述設(shè)備可應(yīng)用于大容量工業(yè)生產(chǎn)。技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明的一個實施方案提供一種硼回收設(shè)備，其包括：曝氣型水通道反應(yīng)器，其包 含水通道；至少一個曝氣單元，其被置于水通道中并使含硼溶液通過穿過所述水通道而曝 氣并使硼以硼砂的形式沉積；以及沉淀浴，其使已穿過所述曝氣型水通道反應(yīng)器的含硼溶 液中的沉積的硼砂沉淀并通過溢流（overflow)分離出濾液。
[0010] 可另外包含固液分離單元以分離從所述沉淀浴得到的硼砂中存在的水分。
[0011] 所述曝氣型水通道反應(yīng)器可另外包括pH控制單元以控制含硼溶液的pH。
[0012] 所述曝氣型水通道反應(yīng)器可另外包括核顆粒供給單元，其將核顆粒供給至所述含 硼溶液。
[0013] 所述pH控制單元可包括測量含硼溶液的pH的傳感器，和供給酸以達到預(yù)定pH范 圍的酸供給單元。
[0014] 所述預(yù)定pH可在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
[0015] 所述酸可以是鹽酸。
[0016] 所述核顆?？赏ㄟ^所述核顆粒供給單元以約0. 01至約0. 5的重量比供給，基于含 硼溶液中包含的硼含量計。
[0017] 所述曝氣型水通道反應(yīng)器的曝氣單元可以是塔型曝氣單元，并且所述塔型曝氣單 元可使用空氣。
[0018] 所述沉淀浴可另外包括旋轉(zhuǎn)刮板，其將所述沉淀浴中沉淀的硼砂收集至所述沉淀 浴的中部。
[0019] 葉片可沿旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)刮板中，并且所述葉片可從垂直方向至旋轉(zhuǎn)軸 向旋轉(zhuǎn)方向傾斜約10至約45°。
[0020] 所述旋轉(zhuǎn)刮板可以約0. 1至約Irpm旋轉(zhuǎn)。
[0021] 可另外提供旋轉(zhuǎn)傾瀉閥以將收集在沉淀浴的中部的硼取出。
[0022] 所述固液分離單元可使用轉(zhuǎn)鼓過濾器或離心過濾器。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了回收硼的方法，其包括使含硼溶液中包含 的硼以硼砂的形式沉積，以及使所述沉積的硼砂沉淀以分離硼砂和濾液。
[0024] 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積可通過控制含硼溶液的pH實施。
[0025] pH可在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
[0026] 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積可包括將核顆粒供給至含硼溶液中，以 及使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積。
[0027] 所述核顆?？梢约s0. 01至0. 5的重量比供給，基于含硼溶液中包含的硼含量計。
[0028] 根據(jù)另一個實施方案，提供硼回收系統(tǒng)，其包括：供給單元，其將含硼溶液供給至 曝氣型水通道反應(yīng)器中；pH控制單元，其將所供給的含硼溶液的pH控制在約7. 5至約9. 5 內(nèi)；以及沉積單元，其通過所述PH控制單元使含硼溶液中的硼以硼砂的形式沉積。
[0029] 有益效果
[0030] 根據(jù)一個實施方案，可提供縮短從含硼溶液（如鹵水）提取硼的反應(yīng)時間的設(shè)備。
[0031] 另外，所述設(shè)備可用連續(xù)方法進行從而應(yīng)用于大容量工業(yè)生產(chǎn)。
[0032] 另外，由于所述設(shè)備是高抗腐蝕的，其可被進一步充分地工業(yè)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 圖1是示出根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備的示意圖。
[0034] 圖2是示出根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備的透視圖。
[0035] 圖3是示出曝氣型水通道反應(yīng)器的透視圖。
[0036] 符號說明
[0037] 1 :曝氣型水通道反應(yīng)器
[0038] 2 :沉淀浴
[0039] 3 :供給單元
[0040] 4 :pH控制單元
[0041]5:核顆粒供給單元
[0042] 6 :塔型曝氣單元
[0043] 7:出口單元
[0044]8 :旋轉(zhuǎn)刮板
[0045] 9:葉片
[0046] 10:旋轉(zhuǎn)傾瀉閥
[0047] 11:濾液出口

【具體實施方式】
[0048] 下文將詳細描述本發(fā)明的示例性實施方案。然而，這些實施方案僅僅是示例性的， 并且本發(fā)明不局限于此。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供硼回收設(shè)備，其包括：曝氣型水通道反應(yīng)器，其 包含水通道；至少一個曝氣單元，其被置于水通道中并使含硼溶液通過穿過所述水通道而 曝氣并使硼以硼砂（Na2B4O7 ·IOH2O,例如，Na2B4O5(OH)4 · 8H20)的形式沉積；以及沉淀浴，其 使已穿過所述曝氣型水通道反應(yīng)器的含硼溶液中的沉積的硼砂沉淀并通過溢流分離出濾 液。
[0050] 例如，所述含硼溶液可以是鹵水。所述含硼溶液可獲自礦物或海水，并且不局限于 鹵水。
[0051] 所述鹵水可包括約0· 2至L7g/L的Li、約0· 005至25g/L的Mg、約0· 005至15g/ L的Ca、約70至120g/L的Na、約1至40g/L的K、約(λ1至3g/L的B等。
[0052] 然而，根據(jù)鹵水的來源區(qū)域，所述鹵水可包括不同含量的陽離子，例如，所述鹵水 可包括約 〇· 6 至I. 7g/L的Li、約 0· 005 至 0· 060g/L的Mg、〈約 0· 005g/L的Ca、約 100 至 120g/L的Na、約 25 至 35g/L的K、約 2 至 3g/L的B等。
[0053] 下文參照附圖描述所述硼回收設(shè)備。
[0054] 圖1是示出根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備的示意圖。
[0055] 圖2是示出根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備的透視圖。圖3是示出曝氣型水通道 反應(yīng)器的透視圖。
[0056] 如以上的描述，所述含硼溶液可以是從中分離出如鋰、鎂、鈣等元素的鹵水。
[0057] 在回收硼期間，可包括作為雜質(zhì)的鋰、鎂、鈣等。
[0058] 從鹵水中分離鋰、鎂、鈣等的方法可包括任意已知的方法，并且本發(fā)明的一個實施 方案不局限于此。
[0059] 根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備包括曝氣型水通道反應(yīng)器1，通過使含硼溶液穿 過其中而使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積。
[0060] 所述含硼溶液可被緩慢地傳送向曝氣型水通道反應(yīng)器1的水通道，并且所述含硼 溶液中包含的硼可以硼砂的形式被提取。
[0061] 一個或多個曝氣型水通道反應(yīng)器1可被置于沉淀浴2中。
[0062] 另外，根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備可包括沉淀浴2,其分離包括通過穿過曝氣 型水通道反應(yīng)器1沉積的硼砂的含硼溶液以提供硼砂和濾液。
[0063] 沉淀浴2可連續(xù)分離硼砂和濾液。
[0064] 另外，根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備可另外包括固液分離單元（未示出），其分 離從沉淀浴2獲得的硼砂中的水分。
[0065] 所述固液分離單元可被連續(xù)操作。
[0066] 因此，從曝氣型水通道反應(yīng)器1供給的含硼溶液的硼中回收硼砂的全過程可連續(xù) 操作。
[0067] 曝氣型水通道反應(yīng)器1可以是通過在所述含硼溶液緩慢流過并通過曝氣將所述 含硼溶液攪拌時選擇性地添加酸和/或核顆粒的用于沉淀硼砂的設(shè)備。
[0068] 例如，它可包括開閉型供給單元3,其根據(jù)含硼溶液的預(yù)定流速自動控制所述含硼 溶液的供給速度。
[0069] 另外，為了沉積硼砂，可另外提供pH控制單元4用于控制含硼溶液的pH。
[0070] 為了提高硼砂的沉積速度，可另外提供核顆粒供給單元5用于供給核顆粒。
[0071] 另外，可另外提供塔型曝氣單元6以為硼砂沉積提供攪拌作用。可提供至少一個 塔型曝氣單元。
[0072] 另外，為了控制含硼溶液的流速，可提供開閉出口單元7以控制完成反應(yīng)后的含 硼溶液的流出量。
[0073] 在此情況下，pH控制單元4可包括酸供給單元以采用pH傳感器自動測量含硼溶 液的PH并使用所測量的數(shù)據(jù)自動供給酸以達到含硼溶液的預(yù)定pH。
[0074] 所述預(yù)定pH可在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
[0075]另外，所供給的用以控制pH的酸可包括鹽酸。例如，所述鹽酸可具有約10至40 %、 約20至40 %、約30至40 %或約35 %的濃度。所述百分數(shù)濃度基于重量計。
[0076] 另一方面，核顆粒供給單元5可通過在硼砂沉積反應(yīng)的開始點供給核顆粒而加速 硼的沉積，并且因此用于沉積硼砂的反應(yīng)時間可被縮短。
[0077] 由核顆粒供給單元5供給的核顆?？梢约s0. 01至約0. 5的重量比被包括在內(nèi)，基 于含硼溶液中的硼含量計。
[0078] 另外,塔型曝氣單元6優(yōu)選地使用空氣。
[0079] 另一方面，沉淀浴2可具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，以硼砂進行沉積的含硼溶液被緩慢 地加入沉淀浴2的中心深部，在所述含硼溶液被傳輸向沉淀浴2的邊緣的同時，沉積的硼砂 被沉淀，并且清潔的濾液通過越過沉淀浴2的邊緣流動被回收。也就是說，可通過溢流而分 離清潔的濾液。
[0080] 沉淀的硼砂通過置于沉淀浴2的底部的旋轉(zhuǎn)刮板8被收集至沉淀浴2的中部，并 通過置于沉淀浴2的中心底部的旋轉(zhuǎn)傾瀉閥10以高濃縮的漿液的形式被排出至外部。
[0081] 旋轉(zhuǎn)刮板8可以約0. 1至約Irpm旋轉(zhuǎn)。
[0082] 另外，旋轉(zhuǎn)刮板8的葉片9可從垂直方向至旋轉(zhuǎn)軸向旋轉(zhuǎn)方向傾斜約10至約 45。。
[0083] 另一方面，所述固液分離單元可包括轉(zhuǎn)鼓過濾器或離心過濾器。
[0084] 另外，接觸含硼溶液（如鹵水）的所有設(shè)備可由PVC、PE、纖維增強塑料（FRP)、高 強度混凝土板等制成以防止腐蝕。
[0085] 所述硼回收設(shè)備具有以下操作關(guān)系。
[0086] 首先，含硼溶液可在曝氣型水通道反應(yīng)器1中流動，同時，通過開閉供給單元3將 流量適當?shù)乜刂浦梁鹑芤旱念A(yù)定的傳輸速度。
[0087]另外，可使用pH控制單元4添加酸（如鹽酸）以控制pH直至將含硼溶液的pH提 高到約7. 5至約9. 5以內(nèi)。
[0088] 在控制pH的同時或之后，硼砂粉末的核顆粒通過核顆粒供給單元5以約0. 01至 約0. 5的重量比被添加至含鋰溶液中，基于含硼溶液中的硼含量計。
[0089] 添加了酸和核顆粒的含硼溶液以預(yù)定的流速緩慢地流過曝氣型水通道反應(yīng)器1 并通過置于曝氣型水通道反應(yīng)器1中的塔型曝氣單元6產(chǎn)生的強氣泡攪拌。在攪拌過程中， 硼砂可被有效地沉積。
[0090] 在通過穿過曝氣型水通道反應(yīng)器1達5分鐘以完成反應(yīng)之后，含硼溶液在沉淀浴 2的中心深部緩慢地流動，流入的含硼溶液被緩慢地傳輸至水浴的邊緣，沉積的硼砂顆粒堆 積在底部，清潔的濾液通過溢流出沉淀浴2被排出。
[0091] 堆積在沉淀浴2的底部的硼砂顆粒通過以約0. 1至約Irpm旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刮板8被 緩慢地傳輸至沉淀浴2的中部，并通過置于沉淀浴2的中部的旋轉(zhuǎn)傾瀉閥10以高濃縮的漿 液的形式被排放至外部。
[0092] 通過使用連續(xù)轉(zhuǎn)鼓過濾器或底部連續(xù)離心過濾器以將被排出的高濃縮的漿液連 續(xù)分離成液體和固體，以分離硼砂（如硼砂餅）和水分（如清潔的濾液）。被分離的硼砂 (如硼砂餅）可被商品化。
[0093] 根據(jù)另一個實施方案，提供了回收硼的方法，其包括使含硼溶液中包含的硼以硼 砂的形式沉積，以及使沉積的硼砂沉淀以分離硼砂和濾液。
[0094] 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積可通過控制含硼溶液的pH實施，并且 所述pH可在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
[0095] 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積可另外包括將核顆粒供給至含硼溶液 從而縮短沉積硼砂的時間。
[0096] 核顆?？梢约s0. 01至約0. 5的重量比被添加，基于含硼溶液中包含的硼含量計， 但不局限于此。
[0097] 回收含硼溶液中的硼的其他方法與根據(jù)一個實施方案的硼回收設(shè)備在操作原理 方面是相同的，因此對此不再做詳細描述。
[0098] 根據(jù)另一個實施方案，提供了硼回收系統(tǒng)，其包括：供給單元，其將含硼溶液供給 至曝氣型水通道反應(yīng)器；pH控制單元，其將含硼溶液的pH控制在約7. 5至約9. 5內(nèi)；以及 沉積單元，其通過所述pH控制部分使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積。
[0099] 硼回收系統(tǒng)的描述與根據(jù)一個實施方案的硼回收方法是相同的，因此省略。
[0100] 以下實施例更詳細地闡述了本發(fā)明。
[0101] 然而，這些實施例不應(yīng)從任何意義上被解釋為限制本發(fā)明的范圍。
[0102] 實施例
[0103] 制備了具有6. 02g/l的硼濃度、63. 4g/l的鈉濃度和14. 5g/l的鉀濃度的合成鹵 水，并將所述合成鹵水的PH調(diào)節(jié)至8. 5。精細的硼砂粉末以0. 01至0. 5的重量比被加入 鹵水中，基于鹵水中的硼含量計，隨后將所述鹵水攪拌5分鐘。然后取反應(yīng)濾液以測量硼濃 度。
[0104] 以下的表1示出根據(jù)此實施例的硼的回收率。
[0105] 全部實施方案顯示大于或等于60%的硼沉積率。
[0106]表1
[0107]

【權(quán)利要求】
1. 硼回收設(shè)備，其包含： 曝氣型水通道反應(yīng)器，其包含水通道； 至少一個曝氣單元，其被置于水通道中并使含硼溶液通過穿過所述水通道而曝氣從而 使硼以硼砂的形式沉積；以及 沉淀浴，其使已穿過所述曝氣型水通道反應(yīng)器的含硼溶液中的沉積的硼砂沉淀并通過 溢流分離出濾液。
2. 權(quán)利要求1的硼回收設(shè)備，另外包含固液分離單元以分離從所述沉淀浴得到的硼砂 中存在的水分。
3. 權(quán)利要求1的硼回收設(shè)備，其中所述曝氣型水通道反應(yīng)器另外包含pH控制單元，其 控制含硼溶液的pH。
4. 權(quán)利要求1的硼回收設(shè)備，其中所述曝氣型水通道反應(yīng)器另外包含核顆粒供給單 元，其將核顆粒供給至所述含硼溶液。
5. 權(quán)利要求3的硼回收設(shè)備，其中所述pH控制單元包含測量含硼溶液的pH的傳感器， 和供給酸以達到預(yù)定pH范圍的酸供給單元。
6. 權(quán)利要求5的硼回收設(shè)備，其中所述預(yù)定pH在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
7. 權(quán)利要求5的硼回收設(shè)備，其中所述酸是鹽酸。
8. 權(quán)利要求4的硼回收設(shè)備，其中由所述核顆粒供給單元供給的核顆粒以約0. 01至 0. 5的重量比供給，基于含硼溶液中所包含的硼含量計。
9. 權(quán)利要求1的硼回收設(shè)備，其中所述曝氣型水通道反應(yīng)器中的曝氣單元是塔型曝氣 單元，并且所述塔型曝氣單元使用空氣。
10. 權(quán)利要求1的硼回收設(shè)備，其中所述沉淀浴另外包含旋轉(zhuǎn)刮板，其將所述沉淀浴中 沉淀的硼砂收集至所述沉淀浴的中部。
11. 權(quán)利要求10的硼回收設(shè)備，其中葉片沿旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)刮板中，并且所 述葉片從垂直方向至旋轉(zhuǎn)軸向旋轉(zhuǎn)方向傾斜10至45°。
12. 權(quán)利要求10的硼回收設(shè)備，其中所述旋轉(zhuǎn)刮板以約0. 1至lrpm旋轉(zhuǎn)。
13. 權(quán)利要求10的硼回收設(shè)備，另外包含旋轉(zhuǎn)傾瀉閥，其排放收集在沉淀浴的中部的 硼砂。
14. 權(quán)利要求2的硼回收設(shè)備，其中所述固液分離單元使用轉(zhuǎn)鼓過濾器或離心過濾器。
15. 回收硼的方法，其包括： 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積；以及 使所述沉積的硼砂沉淀以從濾液中分離硼砂。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積通過控制含硼 溶液的pH實施。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中所述pH在約7. 5至約9. 5的范圍內(nèi)。
18. 權(quán)利要求15的方法，其中使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積包括： 將核顆粒供給至含硼溶液中；以及 使含硼溶液中包含的硼以硼砂的形式沉積。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中所述核顆粒以約0. 01至約0. 5的重量比被添加，基于含 硼溶液中包含的硼含量計。
20.硼回收系統(tǒng)，其包含： 供給單元，其將含硼溶液引入至曝氣型水通道反應(yīng)器中； pH控制單元，其將含硼溶液的pH控制在約7. 5至約9. 5內(nèi)；以及 沉積單元，其使含硼溶液中的硼以硼砂的形式沉積。
【文檔編號】C02F1/26GK104364202SQ201280073788
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】全雄, 金畿永, 韓基天, 李任昌, 張永碩, 孫修煥 申請人:Posco公司, 浦項產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院, 株式會社Mpply