盐湖卤水酸法提硼工艺研究分析

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摘要：伴随着现代中国经济的迅速发展，我国建材和陶瓷行业也相应的取得了非常大的发展空间和发展机遇，为国民经济的持续进步发挥着重要的作用。其中，硼酸作为高硼硅酸盐玻璃、电子、精细硼化物、含硼新材料等行业的重要材料具有相当好的发展前景，并且随着社会的发展，行业对于其需求量也会逐年增加。但是目前我国对于提硼的的相关法和技术上存在着一些问题，文章对盐湖卤水酸法提硼工艺进行了研究。

关键词：卤水酸法；硼酸；提硼工艺；硫酸法；盐酸法

中图分类号：TS396

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)27-0085-02

一、相关介绍

硼酸是一种白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶的化学物质，它溶于水、酒精等液体中，水溶液呈现弱酸性。在硼酸的生产原料方面，主要是固态矿和液态矿两种类型。其中固态矿也就是指相应的矿石，不同的矿石因为其自身的化学组成的不同使得其含量上也存在着差异。另外一种液体矿，主要是盐湖矿产，它的资源类型与所在的地理位置有着密切的关系，比如说，内蒙古盐湖的矿产以天然碱、石盐等为主，而青藏高原因为有许多的盐湖，使得其资源丰富，拥有诸多的盐湖矿产。其实中国的硼资源的储量是比较丰富的，位居全球第四位。我国同时也是最早发现和使用硼的国家，按地理位置来说，我国的硼资源主要分布在辽、吉、青、藏四省。硼酸是我国十分重要的行业基础性的无机化工原料，在行业的应用十分广泛，同时也是诸多硼精细化工以及硼原材料的基础原料，它是我国硼产品的主要消费对象。

二、现状分析

现在，因为我国经济的高速发展，使得国内对于硼酸的需求量日益加大，使得相关行业出现大量进口外国硼酸原料的现象，这也严重影响了我国在该领域的市场占有额。具体来说现在我国硼酸生产及应用的现状主要有：

1．在生产方面：我国硼酸再生产能力上较之前取得了相应的发展，生产能力达到30万吨，和2009年的13万吨相比有了明显的提升，但是随着硼镁石的逐渐枯竭，山东、河南等地出现停产，严重威胁到了我国硼酸产品的进一步发展。

2．在应用消费现状来看：硼酸被广泛应用于玻璃、陶瓷等行业之中，并且随着社会的发展其应用领域也在不断扩大，消费量也与日俱增，对于国外硼酸的进口量也是不断增加。特别是在高硼硅酸盐玻璃、电子、精细硼化物、含硼新材料等行业表现尤为突出。我们可以用数据进行分析，在1995年之前我国的硼酸产量远高于国外进口量，但是在1995年以后国外进口开始逐年递增，截至2009年国内生产硼酸为13万吨，而同时国外进口量却接近18万吨，在这期问硼酸的年消费平均增长率约为14．5％。而在此基础之上原本一直比较稳定的国际硼酸市场价格，因为进口量占据主导地位等原因，开始产生了较大的波动，在2007年的时候硼酸的价格就曾大幅度的攀升，给许多行业造成极大的不利影响。

三、相关工艺介绍

我们看一下我国盐湖卤水提硼提锂工艺的发展情况。

(一)盐湖卤水的主要提硼方法

1．酸化法。酸化法主要有盐酸酸化和硫酸酸化两种主要的提取方法。它是利用酸的化学特性将卤水含有的硼转化成硼酸，同时在卤水中经过饱和后产生沉淀的结晶体，从而达到与卤水中其他物质的分离。

2．萃取法。这种方法的主要原理是经典分配定律，利用和水不相溶的萃取剂，使它与盐溶液之间接触及时，硼酸按照分配定律被分配在两相问的原理进行硼酸的提取。一般在提取的过程中还需要使用盐析剂进行辅助。

3．沉淀法。这是一种十分有效的提取方法，主要是利用化学反应产生沉淀从而提取。一般可以在溶液中添加沉淀剂，如：活性氧化镁、石灰乳等，然后在将沉淀用酸进行溶解，冷却后可以得到硼酸。

4．分级结晶法。这种方法是一种有针对性的提取方法，它主要适用于碳酸盐型的盐水湖。利用强制蒸发的方法，让盐水湖种不同的盐类在其适应的温度范围内进行逐级结晶分离，最后将含有硼的母液冷却，从而得到硼砂。

5．吸附法。它采用的是硼特效选择性离子交换树脂，先将从盐湖卤水中富集硼，然后利用稀酸溶液的性质把富集到的硼在树脂上进行洗脱，这样可以得到含有较高硼的溶液，最后将这溶液进行蒸发处理，等到冷却结晶以及干燥后就可以得到硼酸。

(二)提锂方法

1．溶剂萃取方法。目前有这种方法的关键是选择合适的萃取剂，之前我国有用丙酮萃取氯化锂的研究，主要是从中出去钙，镁的物质，并且获得了纯度较高的锂，同时回收率也很高。此外还有用磷酸三丁酯萃取的方法，但是其中仍还有一些技术需要解决。

2．沉淀法。其基本原理和之前提硼的沉淀方法很相似，通过蒸发浓缩，然后除去相关的杂质，加入碳酸钠沉淀，最后干燥得到碳酸锂。

3．离子交换吸附法。这主要是从含锂量相对较少的盐湖卤水中提取的方法，其中吸附剂是重要的环节，前些年因为锂的吸附剂的诸多缺点使得对其研究较少，近些年来，出现了以二氧化锰离子作为吸附剂的方法，并且有了较快的发展。

4．焙烧浸取法。其工艺过程是，首先将提硼后的卤水通过蒸发的方法除去其中一半的水，将得到的溶液进行干燥然后在700℃的环境下进行焙烧，时间为两个小时，得到的是氧化镁，接着加水用石灰乳除去相关的杂质，再加入纯碱最后沉淀出碳酸锂，进行烘干处理。

四、工艺比较分析

通过对于上述所说的相关工艺方法的介绍，我们可以对其中的一些方法进行一下比较和分析。

(一)盐湖卤水提硼的工艺方法

1．酸化法的两种方法之问进行比较，在现阶段的工业化生产中，硫酸法比盐酸发更具有优势，因为现在的硫酸提硼成本相对而言较低，利润大；并且在实际的提取过程中硫酸法的反应时间和冷却时间都要比盐酸法所用时间要短；盐酸方法虽然有提硼率高、酸碱值容易控制的优势，但是就工业化的生产来说这些优势并不能完全为企业获得更大的利润，因此，硫酸法具有更大的发展空间。

2．对于萃取法来说，它的回收率较高，并且萃取剂可以循环使用，好用的原材料较少，成本低，是一种较为经济的方法，可以在加工中低品位的含镁矿石和含硼卤水中广泛应用。

3．吸附法是一种运用技术比较成熟，回收率能达到90％的方法，但是该方法在经过树脂脱洗后溶液的含硼量较低，蒸发过程中损耗很大，要想在工业化的生产中取得更为广泛的应用需要对其技术进行进一步的研究。

(二)提锂方法是

1．溶剂萃取方法，这种工艺的一些技术还存在着缺陷，如用磷酸三丁酯萃取的方法，这种方法流程较长，对于设备的腐蚀性较大等。

2．沉淀法是一种工艺流程比较简单的方法，它不需要消耗其他原材料，同时蒸发过程中损失较少，只是在实际的成产工程中还需要进行进一步的检验，以保证提取的产品合格率更高。

3．对于焙烧方法，它有利于对盐湖卤水中的锂镁资源进行充分的利用，可是不足的是，在工艺过程中损耗很大并且有加强的腐蚀性。

通过我们对于盐湖卤水提硼提锂的方法的分析可以看出，其实每种方法都有其各自的优势，但是这些方法中也存在着一些明显的不足，这将会导致在实际的提取过程中，不能够提取更加纯正的产品，这样对于整个行业来说无疑不是一件好事，因此对于相关行业来说，要根据自身的实际情况，选择更为合适的方法，来实现企业生产的持续进行。此外，对于这些技术中的不足也要不断加大研究的力度，争取获得突破，利用先进的技术改善现在的情况。