高纯硼酸制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明申请设及工业级棚酸的纯化工艺方法。
【背景技术】
[0002] 工业棚酸是对含棚矿物实施硫酸法、盐酸法、碳氨法、硝酸法等加工方法，最终于 水溶液中结晶，得到的工业级产品，其中棚酸含量在95%W上。棚酸被大量应用于玻璃制 造、搪瓷、电子工业、医药、冶金、军工、化学试剂、核电工业及航天航空等领域。随着现代工 业的发展，棚酸应用领域也在不断的拓宽，对其产品性能和质量要求也在逐步提升，出现了 精制和提纯棚酸的研究W及相关产业。
[0003] 由于制造方法和工艺的不同，工业棚酸中会含有不同类型的杂质。根据检测结果 分析，工业棚酸中的杂质大致分为水不溶物杂质和可溶性杂质。其中的水不溶物杂质多数 为金属氧化物、阳离子的碳酸盐和金属硫化物。不溶物颗粒微小、分散度高、不易沉淀和过 滤，难W去除，在棚酸晶体形成的过程中，运些水不溶物会成为棚酸晶体的结晶中屯、，包裹 在工业棚酸之中，降低了棚酸的纯度。可溶性杂质主要是阳离子和阴离子组成的无机盐， 其中的阳离子一般为矿物中的儀、巧、铁等阳离子，阴离子部分是与生产方法相关的酸根离 子，如硫酸根、氯离子、硝酸根等等。W工业棚酸的硫酸分解制备工艺为例，该方法是棚酸制 备采用最多的方法，其主要工艺流程是：棚儀矿石加水，再加硫酸酸化，过滤去除滤渣和硫 酸儀，冷却结晶，再离屯、分离去除母液，水洗涂，离屯、除水，干燥制得棚酸产品。其他的棚酸 制备工艺与硫酸法类似，其杂质均可归属于金属物质和酸根离子两类杂质。运些无机物组 成的盐在溶液中附着在棚酸晶体上，混杂在产品中，同样降低了棚酸产品的纯度和品质。 W〇4]W工业棚酸广品起步的现有提纯方法大体有二种：一是重结晶法，如 CN102001675A，CN104150499A，工艺过程是工业棚酸水溶液经过氨水和金属硫化物等混 合处理，再经重结晶得到产品；二是离子交换法，如CN104386704A，记载了工业棚酸加水 溶解后，通过石英砂过滤器过滤，再进入阴阳混合离子交换树脂中脱除溶液中的阴阳离 子，加热浓缩后经过微孔过滤，降溫至3~fTC冷却结晶析出精制棚酸；Ξ是络合法，如 CN101575100A，发明方法是在溶液中加入氨或有机胺络合剂和相应的溶剂处理工业棚酸， 得到精制棚酸产品。 阳0化]现有的工业棚酸提纯方法有诸多技术不足之处，包括工艺流程长、生产成本偏高、 产品纯度不理想等，运些纯化制备方法都采用过滤来滤除杂质，但实际操作中，过滤需要在 防止棚酸结晶的高溫条件下进行，过滤过程耗时长，还会增加原材料损耗，其过程中存在热 量散失，而过滤方法的滤除作用发挥也是有局限性的，溶液中细微杂质颗粒仍会透过滤层， 无法清除，运些细微杂质颗粒留存于产品中，同样影响棚酸的纯度；第一、Ξ种方案采用再 添加物料，会引入更复杂的杂质，第二种方案最终采用恒溫槽冷却降溫来获得结晶体，增加 了成本消耗量；各制备流程中还会产生大量无法回用的废弃物，且难W处理。现有的棚酸精 制处理方法难W回避上述运些问题。
【发明内容】
[0006] 本发明申请的发明目的在于提供一种制备流程简化、易实现、用时短、生产成本 低、提纯精度高的高纯棚酸制备方法。
[0007] 本发明申请的另一发明目的是在上述发明目的基础上，提供一种晶体颗粒粒度分 布相对均匀的高纯棚酸制备方法。
[0008] 本发明申请提供的高纯棚酸制备方法技术方案，其技术内容为：一种高纯棚酸制 备方法，工业棚酸置于循环母液和微量无机酸混合液中揽拌、加溫溶解，在80~95°C溫度 范围保溫反应1~2小时，降溫得到的湿棚酸结晶体，经离屯、脱除棚酸结晶体上的母液；母 液分别经阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱交换净化，获得的洁净母液洗涂上述结晶 体，并再次离屯、脱除洗涂后结晶体上母液，干燥制得高纯度棚酸，其中，所述的工业棚酸为 棚酸含量不低于95%的工业棚酸；所述的循环母液为室溫下饱和棚酸水溶液。
[0009] 上述整体技术方案的一优选方案，所述的无机酸为硫酸、盐酸、硝酸、氨氣酸中任 意一种。无机酸加入量W每吨被纯化处理工业棚酸加入10~20mol，该无机酸是工业级或 化学试剂级，为各种浓度的无机酸或无机酸水溶液。
[0010] 作为上述技术方案的一优选方案，揽拌降溫获得粒状晶体，静止自然降溫获得片 状晶体，通过上述方法控制获得不同形状的晶体。
[0011] 上述整体技术方案的一优选方案，所述的阳离子交换树脂的离子形式为氨型，阴 离子交换树脂的离子形式为氨氧型。
[0012] 为实现本发明申请的另一发明目的，上述的高纯棚酸制备方法技术方案中，所述 的循环母液为室溫下含有低碳醇的饱和棚酸水溶液，所述的低碳醇最好为乙醇或异丙醇， 低碳醇的加入量按循环母液重量百分比计，低碳醇含量为0. 1~0. 2%。
[0013] 本发明申请公开的高纯棚酸制备方法技术方案，与现有技术相比，其技术优点和 进步体现于W下几方面： 1、 整个工艺流程简单，循环母液能够完全循环使用，可W闭路循环进行；水耗量少，除 因棚酸水溶液水份蒸发消耗和产品干燥损失的水份补充之外，不再使用水；无环境污染，制 造成本低； 2、 本技术方案避开现有纯化技术方法普遍采用的杂质过滤法，不仅大大缩短了工艺用 时，也不用设计过滤中防止降溫结晶的高溫过滤技术和设备，由此避免了原材料的损耗及 其热量的散失； 3、 微量无机酸破解了工业棚酸中的水不溶物杂质，转换为金属阳离子和酸根阴离子， W便由后续的离子交换树脂的交换、吸收、分离，实现深度去除运些杂质的技术效果； 4、 为室溫冷却结晶，相比于已有技术中强迫低溫冷却，生产成本进一步降低； 5、 最终高纯产品的形状可选择，可制备得到粒状或片状的高纯棚酸产品； 6、 低分子量的低碳醇降低了棚酸水溶液的表面张力，提高了棚酸的传质速率，有利于 工业棚酸的溶解和最终高纯棚酸结晶形成结晶体，还由于醇沸点较低，棚酸晶体中含有的 微量醇通过干燥过程即被除去，不会影