Способ получения бората аммония Советский патент 1976 года по МПК C01B35/00 

1

Изобретение относится к технологии получения борных соединений, широко применяемых во многих отраслях промышленности, например в производстве стекла, эмалей, твердых сплавов, в химической, пиш.евой и других отраслях.

В частности, кристаллический тетраборат аммония может служить удобным промежуточным продуктом для получения борного ангидрида, боратов И1,елочных и других металлов, борной кислоты, пербората натрия и других бОрОПрОДуКТОБ.

Известны способы получения кристаллического бората аммония из боркальцийсодержаШ.ИХ руд, основанные на разложении боркальдийсодержащих руд растворами углеаммонийных солей или смесью газообразного аммиака и углекислоты при температуре от комнатной до 90-95°С с последующим отделением полученных растворов бората аммония от твердой фазы и кристаллизацией бората аммония при охлаждении раствора.

Получение кристаллического бората аммония этими способами возможно из руд, богатых по бору, например типа колеманита, содержащих 30-40% ВзОз. При переработке более бедных, например датолитовых и данбуритовых, руд, содержащих 8-14% В2Оз, получают растворы бората аммония низкой концентрации, из которых кристализация бората аммония путем охлаждения растворов затруднительна из-за относительно высокой растворимости бората аммония. В этом случае для кристаллизации бората

аммония необходимо производить упаривание раствора или, например, аммонизировать раствор газообразным или жидким аммиаком, что позволяет вести процесс кристаллизации с высоким выходом кристаллов из растворов

относительно низкой концентрации.

Таким способом могут перерабатываться на борат аммония прокаленная датолитовая или данбуритовая руды, или другие боркальцийсодержащие руды.

Известен способ получения бората аммония путем прокаливания датолитовой или других боркальцийсодержащих руд, мокрого измельчения с раствором борной кислоты концентрацией 0,2-2,5% В2Оз с последующей обработкой полученной пульпы растворами углеаммонийных солей при стехиометрическом количестве или их недостатке (в расчете на ВгОз в руде) и при подаче углекислоты в процессе разложения в количестве не менее 2-х кратного избытка в расчете на содержание В2Оз в руде. Далее отделяют раствор от шлама, кристаллизацией выделяют из раствора борат аммония и отделяют его от маточного раствора.

Известный способ имеет следующие основные недостатки:

наличие в прокаленной руде свободной окиси кальция способствует разложению углеаммонийных солей с выделением свободного аммиака, что кроме дополнительных потерь аммиака приводит к снижению извлечения ВгОз в раствор при разложении прокаленной руды углеаммопийными солями даже при одновременной подаче в процессе разложения углекислого газа;

недостаточно полное извлечение ВаОз в раствор;

из-за низкой концентрации перерабатываемых растворов бората аммония водный баланс технологического процесса требует выведения из процесса воды в виде маточных растворов после отделения кристаллического бората аммония или других технологических растворов, содержащих значительное количество (1-4%) борного ангидрида, что приводит к потерям В20з.

С целью повышения выхода продукта предложено пульпу измельченного спека перед обработкой его углеаммонийными солями карбонизировать в течение 5-30 мин при температуре 20-90°С.

Целесообразно шлам после отделения от раствора бората аммония репульпировать и полученную пульпу обрабатывать углекислым газом при температуре 30-90°С, взятым в 2,0-3,5-кратном избытке по отношению к борному ангидриду, содержащемуся в шламе, с последующим отделением осадка от фильтрата.

Целесообразно также маточный раствор и/или фильтрат после отделения шлама в количестве 20-70% обрабатывать известковым молоком и полученный борат кальция направлять, например, на стадию обработки руды углеаммонийпыми солями.

Обработку шлама углекислотой производят в 1-5 стадий по противоточной схеме; при этом концентрация COz в газе может составлять 8-100%.

Предварительная карбонизация пульпы борсодержащей руды, обработка шлама углекислотой, маточного раствора и/или фильтрата известковым молоком позволяет увеличить степень извлечения борного ангидрида в раствор на -20,0%. При этом при обработке маточного раствора и/или фильтрата известковым молоком, растворы после отделения бората кальция и отгонки аммиака могут быть использованы в качестве промывной воды на стадии разложения борсодержащего сырья.

Пример 1. 250 г прокаленной при 100°С датолитовой руды, после мокрого помола содержащей 13,5% ВгОз общего и 12,44% БаОз в углекислоторастворимой форме, и 8 г 90%ного СаО, репульпируют 903 г раствора, содержащего 1,65% ВаОз в виде борпой кислоты, и карбонизируют в лабораторной флотокамере в течение 10 мин при 70°С 30%-ны1М

углекислым газом, взятым в количестве 36,2 литра.

В результате фильтрации суспензии после карбонизации получают 811 г раствора, содержащего 1,65% В2Оз.

Содержание В2Оз в жидкой фазе до и после предварительной карбонизации не изменяется, что свидетельствует об отсутствии разложения борсодержащих компонентов спека

руды при карбонизации в приведенных условиях. В цикловых опытах указанный раствор возвращают на репульпацию прокаленной руды перед предварительной карбонизацией, а в промышленных условиях его целесообразно

подавать на стадию мокрого измельчения.

Кек после фильтрации карбонизированной суспензии, содержащей 72 г жидкой фазы, репульпируют 831 г раствора тетрабор та аммония, содержащего 1,93% , в полученную суспепзию вводят 18,6 г углеаммонийной соли (в пересчете на 100% (ЫН4)2СОз) и при 75°С в течение 60 мин в лабораторной флотокамере проводят разложение с одновременной подачей в процессе разложения 30%-ного

углекислого газа, взятого в количестве 45,8 л. В результате фильтрации пульпы после разложения получают 857,8 г раствора, содержащего 4,6% В2Оз и 1,2% NH4+, что соответствует степени извлечения В2Оз в раствор 71,5%

от содержания его в спеке в углекислоторастворимой форме.

Пример 2. 258 г материала, состоящего из 250 г прокаленной при температуре около 1000°С после предварительного обогащения

в тяжелых средах датолитовой руды, содержащей после мокрого измельчения 15,66% В2Оз общего и 13,77% В2Оз в углекислоторастворимой форме и 8 г 90%-ного СаО, репульпируют 903 г раствора, содержащего 1,57 ВаОз

в виде борпой кислоты, и карбонизируют в

лабораторной флотокамере в течение 10 мин

при 70°С 30%-ным углекислым газом, взятым

в количестве 41,2 л.

В результате фильтрации суспензии после

карбонизации получают 839 г раствора, содержащего 1,6 В2Оз, что соответствует переходу В20з в раствор при карбонизации около о;82%. В цикловых опытах указанный раствор

возвращают на репульпацию прокаленной и измельченной руды перед стадией предварительной карбонизации. В промыщленных условиях его целесообразно направлять на стадию мокрого измельчения.

Как после фильтрации карбонизированной суспензии, содержащей 74,5 г жидкой фазы, репульпируют 986 г раствора тетрабората аммония, содержащего 2,0% В20з, в полученную суспензию вводят 36,2 г углеаммонийной

соли (в пересчете на 100% (НП4)2СОз), и 45 г шестиводного бората кальция, содержащего 29,9% В20з, что соответствует количеству оборотного бората кальция, получаемого при осаждении его из фильтрата I стадии доразложения (см. пример 3).

Полученную суспензию обрабатывают в течение 60 мин в лабораторной флотокамере при 58°С 30%-ным углекислым газом в количестве 70,5 л.

В результате фильтрации, полученной после разложения пульпы, имеют 890 г раствора, содержащего 5,1% В2Оз, что соответствует степени извлечения В2Оз в раствор 85,9% от содержания его в спеке в углекислоторастворимой форме.

Пример 3.

Кек, полученный после фильтрации прошедшей разложение пульпы в примере 2, направляют на доразложение в две стадии углекислотой по противоточной схеме. При этом в проведенных цикловых опытах указанный кек репульпируют фильтратом II стадии доразложения (количество фильтрата 880 мл, содержание BzOz 0,58%) и при 68°С в течение 60 мин при непрерывной подаче 30% углекислого газа в количестве 24,5 л, проводят доразложение на I стадии. После доразложения пульпу фильтруют, фильтрат в количестве 878 г с содержанием 1,7% ВаОз нанравляют на осаждение из него бората кальция. После осаждения шестиводного бората кальция из указанного фильтрата известковым молоком по обычному режиму (рН 11,5-12,3; t 22-35°С) суспензию фильтруют, шестиводный борат кальция возвраш,ают на разложение вместе с прокаленной рудой (как в примере 2), а фильтрат после отделения бората кальция в количестве 880 г, содержащий 0,136% В2Оз, после отгонки из него свободного аммиака путем нагревания направляют на репульпацию кека после I стадии доразложения. Избыток фильтрата выводят из схемы.

Кек после I стадии доразложения, репульпированный фильтратом, обрабатывают 30%ной углекислотой, подаваемой в количестве 14,1 литра в течение 60 мин, при температуре 58°С, в лабораторной флотокамере. Полученную суспензию фильтруют, фильтрат, содержащий 0,58% В2Оз, направляют на репульпацию кека перед I стадией доразложения, а шлам выводят из схемы. При этом содержание В2Оз в углекислоторастворимой форме в выводимом шламе составляет 0,71%, что соответствует извлечению ВгОз в раствор от содержания его в углекислоторастворимой форМб в исходной руде около 94,5%.

Раствор, полученный при фильтрации пульпы после разложения (см. пример 2) направляют на кристаллизацию из него тетрабората аммония путем аммонизации по известному способу.

Маточник, полученный после отделения кристаллов бората аммония и отгонки свободного аммиака путем нагревания, содержащий около 2% В2Оз, направляют на репульпацию кека после предварительной карбонизации (см. пример 2), а отогнанный из этого маточника аммиак - на стадию кристаллизации бората аммония для аммопизации раствора.

Формула изобретения

1.Способ получения бората аммония путем прокаливания борсодержащей руды, мокрого измельчения с последующей обработкой пульпы растворами углеаммонийных солей в присутствии углекислого газа, отделения раствора от шлама, кристализации бората аммония и отделения его от маточного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта, пульпу перед обработкой углеаммонийными солями карбонизируют в течение 5-30 мин при температуре .

2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что шлам репульпируют и полученную пульпу

обрабатывают углекислым газом при температуре 30-90°С, взятым в 2,0-3,5-кратном избытке но отношению к борному ангидриду, содержащемуся в шламе, с последующим отделением осадка от фильтрата.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что маточный раствор и/или фильтрат после отделения шлама в количестве 20-70% обрабатывают известковым молоком и полученный борат кальция направляют, например,

на стадию обработки руды углеамонийными солями.