СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРБОРАТА НАТРИЯ Российский патент 1998 года по МПК C01B15/12 

Изобретение относится к технологии получения пербората натрия и может быть использовано в химической промышленности. Известны способы [1 - 4] получения пербората натрия разложением борсодержащего сырья (бура, борная кислота, синтетический борат калия, природный полемонит) содой с добавлением небольшого количества известкового молока для поддержания pH 10,8 - 11,5, фильтрацией суспензии, охлаждения раствора метабората натрия до температуры 4 - 20^oC и дальнейшим взаимодействием с перекисью водорода концентрацией 27 - 40% - это 2-я стадия получения пербората натрия, отделение кристаллов на центрифуге, сушка подогретым воздухом при температуре 120^oC при входе и 40 - 45^oC при выходе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является получение пербората натрия из борсодержащего сырья [5] путем разложения содой в присутствии маточного раствора гашеной извести, фильтрации метабората натрия, охлаждения раствора, взаимодействия кристаллов метабората с перекисью водорода, отделения кристаллов на центрифуге и сушки подогретым воздухом.

Недостатками известного способа являются:
1. Дороговизна сырья.

2. Необходимость использования соды, гашеной извести и катализатора в стехиометрическом отношении.

3. Длительное время растворения сырья.

Задачей изобретения является создание такого способа получения пербората натрия, при котором происходит:
1. Замена дорогостоящего сырья на более дешевое (сода, соли кальция и тяжелых Me²⁺).

2. Сокращение времени растворения сырья.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве исходного сырья используют борсодержащую руду на основе минерала тинкал состава, в%: B₂O₃ 32 - 33; NaO 12 - 14; SiO 0,69 - 1,88; Fe₂O₃ 0,05 - 0,2; Al₂O₃ 0,07 - 0,44; CaO 0,86 - 2,43; MgO 0,47 - 1,93; As 0,0006 - 0,0008; влага 2 - 4, разлагаемую в водной среде при нагревании 88 - 90^oC, реактирования в реактор в течение 20 - 30 мин с добавлением раствора соды, подогретого до 50^oC, и маточного раствора гашеной извести, затем происходит фильтрация раствора со скоростью 0,3 - 0,55 м³/мин, охлаждение маточного раствора метабората натрия при активном перемешивании до температуры 4 - 20^oC. 2-я стадия: к охлажденному раствору метабората натрия при премешивании добавляют медленно перекись водорода с концентрацией 27 - 40% в течение 30 мин с последующим отделением и промывкой водой 0,1 л на 1 кг пербората натрия. Сушка осуществляется со скоростью 500 - 700 кг/ч при температуре 120^oC при входе и при выходе 40 - 45^oC в барабанной сушилке и затем осуществляют возвращение маточного раствора на стадию разложения. Скорость ввода борсодержащей руды в оборотный маточный раствор составляет 25 - 120 кг B₂O₃ в час на 1 м³ оборотного раствора.

Водонерастворимый шлам, оставшийся после получения пербората натрия, промывается маточным раствором, нагретым до 60^oC, репульпируется в количестве 0,2 л маточного раствора в час на 1 кг шлама в пересчете на сухое вещество. Затем маточник возвращается в процесс разложения. Шлам после промывки в количестве 0,1 - 0,3% от исходного сырья содержит в %:
B₂O₃ - Не более 1
MgO - Не более 1,4
CaO - Не более 2
Нерастворимый HCl - 1 - 1,2
Вода - 1 - 3
Пример 1. В 4000 л оборотного маточного раствора с содержанием B₂O₃ не более 0,3% и с содержанием активного O₂ в маточнике не более 0,2% растворяют 1100 кг руды при температуре 80^oC в течение 20 мин. Со скоростью 103 кг B₂O₃ в час на 1 м³ оборотного раствора. При температуре 50^oC растворяют 85 кг соды в 0,8 м³ раствора и 28 кг гашеной извести, растворы сливают, при перемешивании и при температуре 80^oC выдерживают 20 мин, при pH 10,7 - 11,8 фильтруют, охлаждают до температуры 20^oC и медленно при активном перемешивании вводят перекись водорода концентрацией 27 - 40% со скоростью 550 кг/ч. Реакцию проводят до тех пор, пока pH не будет равна 7,8 - 8,8. Температура маточного пербората должна быть от 4 - 10^oC. Фильтрацию проводят через капрон со скоростью 1 тн/ч. Сушка происходит в токе воздуха при 120^oC на входе и 40 - 45^oC на выходе со скоростью 600 - 800 кг/ч в пересчете на B₂O₃. В результате получается 4000 л маточного раствора с содержанием на B₂O₃ не более 0,3%, выход по B₂O₃ 22%, по O₂ кислороду активному 10,2%. Шлам промывается маточным раствором при температуре 60^oC в количестве 0,2 л маточника в час на 1 кг шлама в пересчете на сухое вещество. Время разложения - 20 мин.

Пример 2. В 4000 л оборотного маточного раствора, содержащего B₂O₃ не более 0,3%, растворяют 1200 кг руды при температуре 90^oC в течение 25 мин со скоростью 110 кг B₂O₃ в час на 1 м³ оборотного раствора, при температуре 50^oC растворяют 95 кг соды в 1 м³ раствора и 30 кг гашеной извести, растворы сливают, при перемешивании и температуре 90^oC выдерживают 22 мин, при pH 10,7 - 11,8 фильтруют, охлаждают до температуры 20^oC и медленно при активном перемешивании вводят перекись водорода со скоростью 570 кг/ч. Реакцию проводят до тех пор, пока pH не будет равна 7,8 - 8,5. Температура маточного раствора должна быть 0 - 8^oC. Фильтрацию проводят через капрон со скоростью 1 тн/ч. Сушка происходит в токе воздуха при температуре 120^oC на входе и 40^oC на выходе со скоростью 600 - 800 кг/ч в пересчете на B₂O₃. В результате получается 4000 кг маточного раствора с содержанием на B₂O₃ не более 0,3%. Выход по B₂O₃ 22 - 23,5%, по O₂ кислороду активному 10 ± 0,4%. Шлам промывается маточным раствором в количестве 0,2 л на 1 кг шлама в пересчете на сухое вещество. Время разложения 22 мин.

Пример 3. В 4000 л оборотного маточного раствора с содержанием B₂O₃ не более 0,3% и содержанием активного кислорода O₂ в маточнике не более 0,2% растворяют 1115 кг руды при температуре 85^oC в течение 20 мин со скоростью 106 кг B₂O₃ в час на 1 м³ оборотного раствора. При температуре 50^oC растворяют 90 кг соды в 0,9 м³ раствора и 29 кг гашеной извести, растворы сливают при перемешивании и при температуре 85^oC выдерживают 18 мин, pH метабората натрия должна быть 10,7 - 11,8, фильтруют, охлаждают до температуры 20^oC при активном перемешивании и медленно вводят перекись водорода концентрации 27 - 40% со скоростью 560 кг/ч. Реакция заканчивается при pH 7,8 - 8,5. Температура раствора пербората натрия должна быть 0 - 20^oC. Фильтрацию проводят со скоростью 1 тн/ч. Сушка осуществляется в токе воздуха при температуре 120^oC на входе и 40^oC на выходе со скоростью 600 - 800 кг/ч в пересчете на B₂O₃. В результате получается 4000 кг маточного раствора с содержанием на B₂O₃ не более 0,3%, выход по B₂O₃ 22 - 23,5% по активному кислороду O₂ 10±0,4%. Шлам промывается маточным раствором в количестве 0,2 л на 1 кг шлама в пересчете на сухое вещество. Время разложения 18 мин.

Пример по прототипу. 940 кг борной кислоты растворяют в 4000 л воды при температуре 90 - 95^oC в течение 20 - 30 мин. Отдельно растворяют в 0,9 м³ H₂O 80,6 кг Na₂CO₃ и 56 кг гашеной извести при температуре 55^oC до полного растворения. Раствор соды и гашеной извести вливают при перемешивании в раствор борной кислоты, реакция считается законченной, если pH раствора будет 10,8 - 11,5 - это первая стадия получения метабората натрия. Полученную суспензию фильтруют, добавляют в отфильтрованный горячий раствор 5 - 10 кг MgSO₄ или другого катализатора на 1000 кг продукционного пербората натрия. Раствор метабората натрия охлаждают до температуры 20^oC и медленно при перемешивании добавляют 479 кг 27 - 40% перекиси водорода. Раствор пербората натрия охлаждают до температуры 4 - 20^oC, реакция считается законченной при pH 7,8 - 8,5. Полученный раствор фильтруют, сушат. Выход по B₂O₃ 22 - 23%, по активному кислороду O₂ 10±0,4%. Время разложения 30 - 60 мин.

Таким образом предлагаемый способ получения пербората натрия позволяет использовать дешевое сырье, в отличие от способа по прототипу отпадает необходимость применять стабилизаторы, сокращается время растворения сырья.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 215894.

2. Патент Германии N 1109152.

3. Патент Германии N 2243342.

4. Патент Франции N 2077508.

5. Ткачев К. В., Плышевский Ю.С., Технология неорганических соединений бора, Л.: Химия, 1983, с. 128.

Использование: изобретение относится к технологии получения пербората натрия и может быть использовано в химичес- кой промышленности. Сущность изобретения: исходное сырье, в качестве которого используют борсодержащую руду - минерал тинкал, разлагают оборотным маточным раствором, получаемым после кристаллизации конечного продукта. Причем минерал вводят в оборотный раствор со скоростью 30 - 125 кг B₂O₃ в ч на 1 м³ раствора. Полученный раствор метабората натрия отделяют от шлама, раствор охлаждают и обрабатывают 27 - 40%-ным раствором перекиси водорода с последующей кристаллизацией продукта. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения пербората натрия, включающий разложение исходного борсодержащего сырья в водной среде при нагревании, отделение фильтрацией раствора метабората натрия от водонерастворимого шлама, охлаждение раствора и его взаимодействие с раствором перекиси водорода 27 - 40%, кристаллизацию продукта с последующим его отделением от маточного раствора, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют борсодержащую руду - минерал тинкал, а в качестве водной среды - оборотный маточный раствор, получаемый после кристаллизации пербората натрия, причем минерал вводят в оборотный маточный раствор со скоростью 30 - 125 кг В₂О₃ в 1 ч на 1 м³ оборотного раствора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водонерастворимый шлам промывается маточным раствором, нагретым до 60^oС в количестве 0,2 л маточника на 1 кг шлама в пересчете на сухое вещество.