我国硼酸生产工艺现状

我国硼酸生产工艺现状

[ 点击量： 1936] [ 作者： admin] [ 日期： 2011-02-23]

生产硼酸的工艺方法很多。就目前的情况看，大体有硫酸法、盐酸法、碳铵法、硝酸法、多硼酸钠法、硫酸硼砂法等。但真正用于工业生产的，不外乎硫酸法，硫酸硼砂法、硝酸硼砂法等。

生产硼酸并不像人们想象的那么简单。就一步法而言，我国目前的工艺水平相对较低，尚有诸多技术问题没有彻底解决，其中焦点问题是收率问题、质量问题及母液的综合利用问题。国内用硫酸法处理硼镁矿石制取硼酸的企业有六十余家，但真正能全面解决上述问题的并不多。一些研究机构虽然也长期致力于硼化物生产新工艺的开发与研究，但要么产品过于超前，与近、中期市场需求严重脱节；要么理论色彩过浓，与生产实践距离较大，注重于纸上谈兵式的夸夸其谈，忽视了硼工业的现实技术需求，以致无助于我国硼工业的科技进步。这是影响我国硼酸生产企业经济效益的关键因素之一。

一、我国硼酸工业的工艺状况

我国的硼酸工业起步于上个世纪50 年代中期，50 多年来发展迅速。到2010 年底，产能已接近20 万吨水平，基本满足了国民经济建设、人民生活对硼产品的需求。

目前我国所采用的硼酸生产方法可分为两步法和一步法。应该说，我国的硼酸工业首先是从两步法开始的。两步法工艺是将经预处理的矿粉与纯碱、硼砂，然后以硫酸或硝酸与硼砂溶液反应，经酸化制得工业硼酸，副产品为芒硝或硝酸

C02反应，首先制得工业

钠。硫酸法工艺由于受原料价格及生产成本等因素的影响，目前已不多采用。近几年来, 随着硝酸钠需求量的增长，硝酸法工艺发展迅速，已成为两步法工艺的主流。

步法工艺是以无机酸，如硫酸、盐酸、硝酸等为分解剂，直接与含硼矿物，如硼镁矿、硼砂矿、硬硼钙石矿、钠硼解石矿等反应制取工业硼酸的工艺过程。目前国内采用较多的是硫酸法工艺。该工艺的固有弱点是：设备腐蚀严重，对矿石品位要求较高，不适宜于处理低品位硼矿，硼收率低，产品质量不稳定，母液无可靠的利用途径等。该工艺也因此被认为是一种淘汰工艺。但是，由于硫酸法工艺具有工艺简单、成熟，流程短，设备投资少，操作容易等特点，国内仍以此法为主。其他工艺方法，如盐酸法、硝酸法、碳铵法、多硼酸钠法、离子交换法等，目前仅限于研究范畴，工业上几乎没有得到应用。

二、硫酸一步法工艺及所存在的不足

1、生产原理:

在有洗液和母液组成的溶液中，硼镁矿粉与硫酸作用，其中硼、镁、钙、铁分别生成硼酸及相应的盐类。硼酸、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸铁转入液相，硫酸钙、二氧化硅呈固

相连同其他酸不溶物经过滤除去。所获滤液为H3B0—MgSO—H2O体系，主要成分为硼酸

和硫酸镁，同时含有一定量的两价铁离子和三价铁离子。根据硼酸和硫酸镁在不同温度条件下溶解度的不同，将滤液冷却，析出硼酸晶体，而其中的硫酸镁处于不饱和或饱和状态，仍留存于溶液中，然后经脱水、洗涤、干燥制得硼酸产品。

2、工艺流程:

我国目前硼酸生产的典型流程包括矿石预处理、酸解、过滤、结晶、脱水、干燥包装六个基本工序。为提高收率，部分企业在此基础上增加了母液浓缩、结晶与浮选分离三个工序。该工艺虽经改进，但生产

过程耗能较高，硼酸产品质量问题仍然没有得到解决，收率的提高幅度也比较有限。近几年来，在一些地

区又推广了以硼镁矿为原料的浮选法生产工艺。该工艺明显的提高了硼收率，节能优势明显，但存在的突

出问题是产品质量差，无法在中高端领域应用，发展受到限制。

3、存在的不足:

即结晶料液是一个H3B0—MgSO—H20体系，其中硫酸镁浓度的高低对产品纯度有直

接影响。如果硼酸、硫酸镁都进入某一温度条件下的饱和状态，那么当温度条件变化（下降）时，硼酸与

硫酸镁将同时析出，这样获得的产物将是硼酸和硫酸镁的混合物。因此,

控制酸解液体系中硫酸镁的浓度，保证产物纯度，是硼酸生产的核心技术之一。

45g/L 和150 —320g/L。其硼酸母液中的主要成分是硼酸和硫酸镁，浓度一般分别为中含硼约

占总硼的25%如果将其排放，不仅会造成对环境的污染，而且会造成硼的大量流失，严重影响收率。如果完全循环使用，那么随着体系内硫酸镁的积累，势必会导致酸解液中硫酸镁浓度的急剧增加，最终造成硼

酸与硫酸镁的混晶现象，使生产无法进行下去。为解决此问题，目前大部分企业采用部分循环，部分排放

的办法，使收率由过去的

55%—60%上升到目前的70%-75%但由于仍有50%勺母液排放，由此造成的硼损失约占总

硼的13%母液排放仍然是制约收率水平提高的主要因素之一。

为解决上述问题，一些科研单位先后提出了蒸发一浮选，盐析提镁，母液固硼，母液固镁等处理方法，以期将被排放母液中的硼酸或硫酸镁分离出来，达到提高收率的目的。

蒸发一浮选法在工业上应用较多，但存在着设备配套不科学，性能差，处理过程能耗高、效率低、硼镁分

离不彻底等问题。从山东个别企业的情况看，每处理一立方母液约需付出

60元的代价，而收回的硼酸仅价值67元，经济意义不大。有人提出以硫酸或氯化镁为盐

析剂的析镁留硼工艺，以达到将硫酸镁析出，母液循环使用的目的，但由于该法对设备条件要求高，操作

难度大，处理成本高，目前在工业上没有得到应用。以碱土金属的氧化物为沉淀剂的母液固硼工艺，虽然

处理过程可使母液中的硼酸大部分转化为偏硼酸盐而沉淀析出，但在对含硼沉淀物的使用上存在有较多的

技术障碍。一是含硼沉淀物虽然含有一定量的偏硼酸盐，但主要成分为氧化镁、氢氧化镁和氢氧化钙，不

具备商品价值；二是将其返回酸解工序做矿石使用，其中的氧化镁、氢氧化镁经酸解后会还原为硫酸镁，

同时还会造成耗酸量的增加，对工艺和成本控制不利，因此在工业上也没有得到应用。近来一些地区的生产企业采用了高浓度反应、高浓度结晶，首先使硼酸与硫酸镁混晶，然后采用浮选的方法将硼酸分离出来

的工艺方法。该工艺虽然省去了蒸发工序，节约了能耗，提高了收率，但却存在着产品纯度较低，无法在

咼端领域应用，在保障和提咼产品品质方面有明显的局限性。浮选法工艺的显著特点是：收率提高了，品

质下降了。