СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1995 года по МПК C01B35/10 

Изобретение относится к способу получения соединений бора, в частности борной кислоты, используемых в производстве стекла, твердых сплавов, в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ получения борной кислоты, включающий разложение борсодержащего сырья серной кислотой, выщела- чивание камерного продукта оборотными маточными растворами, отделение шлама и выделение продукта из раствора кристаллизацией.

Серную кислоту, используемую в данном производстве в количестве 0,612 кг на 1 кг датолита, получают путем сжигания элементарной серы, очистки газа от примесей, охлаждения его, обогащения кислородом и получения методом абсорбции серной кислоты.

Рассматриваемые оба способа в совокупности характеризуются сложностью и высокими материало- и энергоемкими затратами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения борной кислоты, включающий термическую обработку борсодержащего сырья при ≈950^оС, обработку его маточными растворами и сернистым газом в смеси с кислородом при 30-90^оС в присутствии окислов железа. Далее отделяют продукт от шлама и выделяют борную кислоту из раствора кристаллизацией.

Недостатком способа является его сложность и высокие энергозатраты, связанные с подготовительными стадиями получения сернистого газа и термообработки борсодержащего сырья, а также загрязнение кислоты окислами железа.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и его упрощение.

Цель достигается предложенным способом получения борной кислоты, включающим прокаливание борсодержащего сырья в присутствии серы, обработку его сернистым ангидридом, выщелачивание продукта и отделение его от шлама.

Отличиями способа является обработка борсодержащего сырья сернистым ангидридом на стадии прокаливания в присутствии серы.

Прокаливание борсодержащего сырья в присутствии серы снижает расход топлива на его термическую обработку, так как тепло сгорания серы расходуется на нагрев и разложение борсодержащего сырья. При этом отпадает надобность в устройстве для сжигания серы, а также в устройствах для утилизации тепла продуктов сгорания серы. Кроме того, при нагревании датолитовых руд происходит термическое разложение кальцитов, например СаСО₃ СаО + СО₂, в результате происходит дополнительное измельчение борсодержащего сырья. Измельчение борсодержащего сырья способствует увеличению поверхности его частиц, соприкасающихся с газами, т.е. увеличивается степень контактирования борсодержащего сырья с газом SO₂, а следовательно улучшается качество термической обработки.

На чертеже изображено устройство, которое позволяет реализовать предложенный способ.

Устройство включает в себя нагнетатель 1, питатель 2, термокамеру 3, реактор 4, бак оборотных растворов 5, насос 6, смеситель 7. Термокамера оборудована соплами 8 и штуцером 9. Реактор 4 оборудован газовыводным штуцером 10. Предложенный способ осуществляется следующим образом. Датолитовая руда или концентрат крупностью менее 0,16 мм питателем 2 подается в термокамеру 3, туда же нагнетателем 1 через сопло 8 подается воздух и через штуцер 9 сера. Подаваемые в термокамеру воздух и сера обеспечивают процесс горения и поддержание в термокамере температуры выше 1000^оС, при которой происходит прокаливание исходной руды и ее разложение.

Из термокамеры 3 поток газовзвеси под действием избыточного давления поступает в смеситель 7, туда же наcосом 6 из бака оборотных растворов 5 подают маточник. В смесителе газ и спек орошаются маточными растворами, смешиваются с ним и отдают ему свое тепло, в результате чего нагревают его до температуры 90-200^оС, охлаждаясь сами до такой же температуры.

Выбор температуры обуславливается давлением в реакторе 4.

Из смесителя 7 газожидкостный поток подается в реактор 4. Подача газожидкостного потока производится в слой пульпы реактора на расстоянии 300-10000 мм от зеркала пульпы. Вывод отработанного газа из реактора 4 через штуцер 10.

П р и м е р. 100 кг серы сжигают в присутствии 1000 кг датолитового концентрата с размером частиц менее 0,16 мм в аппарате взвешенного слоя. При этом происходит термообработка сырья при 950^оС. Тепловое напряжение в термокамере 2 ˙10⁶ давление 3000 кг/м².

Образовавшуюся газовзвесь направляют в реактор, куда подают маточные растворы. Газы, проходя через слой пульпы, нагревают ее и очищаются, поступая далее на санитарную очистку. Температура отходящих газов 100^оС, количество утилизируемого тепла 85080 КДж или 91,4%
Отделяют шлам и получают продукционный раствор борной кислоты в количестве 217,8 кг.

Таким образом, высокая степень утилизации тепла и повышение коэффициента использования сырья достигнуты за счет ликвидации промежуточного тракта газоочистки, использования тепла газов на разогрев пульпы и очистки газов от уноса фильтрацией через слой пульпы, а также за счет исключения промежуточного оборудования, используемого для сжигания серы и утилизации тепла запечных газов (например, топка, котел-утилизатор).

Предлагаемый способ получения борной кислоты позволяет использовать тепло сгорания серы непосредственно на термическое разложение борсодержащего сырья, что позволяет:
снизить энергоемкость и материалоемкость установки за счет ликвидации промежуточного оборудования для сжигания серы и утилизации тепла сернистого газа;
упростить схему получения борной кислоты, сократив стадийность процесса;
снизить расход элементарной серы на разложение 1 т датолитового концентрата на 100 кг;
снизить количество вредных выбросов в атмосферу, так как газ, проходя через слой жидкости высотой 300-1000 мм, очищается от пыли.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий прокаливание борсодержащего сырья, обработку сернистым ангидридом, выщелачивание и отделение продукта от шлама, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения процесса, обработку борсодержащего сырья сернистым ангидридом ведут на стадии прокаливания в присутствии серы.