您现在的位置是:首页 > 成果推介 >

我国硼砂生产工艺述评
[点击量:2223] [作者:admin] [日期:2009-03-17]

  我国的硼砂生产工艺主要有碳碱法、常压碱解法和水浸溶法。用于生产硼砂的矿石主要有硼镁矿和天然硼砂矿。

  根据产地的不同硼镁矿又分为辽吉矿和西藏矿。天然硼砂矿的主要产地为西藏的日喀则地区和阿里地区。以硼镁矿为原料制备硼砂所采用的工艺路线为碳碱法和常压碱解法。碳碱法为我国具有自主知识产权的硼砂生产工艺,比较适宜于处理辽吉硼镁矿,存在的不足是工序繁杂、设备投资大、产品中的碳酸盐容易超标。目前辽宁产十水硼砂主含量在87~94.5%之间,虽然外观质量较好,但内在质量有明显缺陷。常压碱解法是一种十分成熟的硼砂制备工艺,适宜于处理西藏硼镁矿和钠硼解石矿,该工艺工序简单,流程较短,设备投资较少,产品质量优异,其主含量在95~96.7%之间(湿基分析,若予干燥则主含量在98~99%之间),其它各项质量指标符合国际标准。1996年以前,河南南阳有13家硼砂生产企业以西藏硼镁矿为原料,采用该工艺生产硼砂。从投资规模看,每万t产能仅需设备投资200万元,为碳碱法的20%。以天然硼砂矿为原料制备硼砂所采用的工艺路线为水浸溶法。按渣液分离方式的不同,可分为沉淀法和过滤法。沉淀法工艺简单,投资较小,2004年 以前山东硼砂生产企业多采用此法。该法存在着产品水不溶物、含水量超标、收率不高等不足,所产产品在应用上受到限制。过滤法工艺完整,投资与常压碱解法一 样。由于在过滤前期助剂的应用及压滤机优异的过滤性能,克服了沉淀法所存在的所有不足,所产硼砂不仅质量优良(各项质量指标远远优于东北硼砂),而且收率 达93.5%以上,较沉淀法高出6个百分点。实践证明,过滤法所产硼砂完全能够满足药玻、太阳能、医药、瓷釉、电容器制造、建筑陶瓷、冶金等行业的需要。

  目前以西藏天然硼砂矿制备硼砂的生产企业很少。大致有青海3家生产企业和日喀则两家生产企业。除3405工厂以外,其它企业均采用沉淀法工艺,总产能不足15000T/a,资产总规模不足700万元,在市场上所占的份额很小,并且主要销往四川、新疆两个省区。2007年以来,在拉萨等地又新上几家硼砂生产企业,他们采用的均为不完整的沉降法工艺,由于工艺缺陷多,设备落后,收率和产品质量没有保障,生产经营不正常,不仅产品积压,而且造成了珍贵的硼资源的浪费。

  国内五水硼砂产量十分有限,主要生产企业丹硼化工厂、华信公司等,他们所采用的生产工艺系以十水硼砂为原料的重结晶法,生产成本较高。产品主要应用于玻璃、建筑陶瓷和太阳能行业,在市场上所占的份额极小,在国内市场上几乎不为人所知。

  国内某些行业对以西藏天然硼砂矿所产硼砂质量有不同的看法,主要是受2004年以前山东和青海个别沉淀法生产企业所产劣质产品的影响。事实上,在以常压碱解或过滤法工艺处理西藏硼矿生产硼砂的条件下,如果管理规范,其产品质量在国内居于领先地位,是东北硼砂所无法比拟的,完全可以达到进口产品水平。

  我国五水硼砂发展之所以缓慢,主要原因有以下几点:一是东北矿品位过低(9~12%),无法直接用矿石生产五水硼砂,而不得不走两步法的重结晶路线,造成成本过高;二是国外五水硼砂的生产以斜放硼砂矿为原料,采用的工艺是一步法,生产成本很低,而国产五水硼砂没有成本优势,缺乏竞争力,发展受限;三是对西藏矿的开采和应用是由94年 以后才开展起来的,青海、山东两省的生产企业多以此生产硼酸,加之十水硼砂市场一直较好,需求旺盛,进口产品又长期占据我国五水硼砂市场,因此五水硼砂生 产相对迟缓。此外,东北个别生产企业由于对结晶条件控制不严,以致造成五水物中含有少量十水物,影响了产品质量,这是管理因素而非技术因素。

  2007年,南阳东方应用化工研究所成功开发出了以西藏硼矿(硼砂矿、硼镁矿和钠硼解石矿)一步法生产五水硼砂新工艺,使我国五水硼砂生产技术实现了质的飞跃。不仅开辟了一条五水硼砂生产新途径,而且大幅度降低了生产成本。目前,该工艺已成功的应用于工业化生产,形成了年产10000t的生产能力,为我国五水硼砂的发展带来了新曙光。

  在以过滤法处理西藏天然硼砂矿或以常压碱解法处理西藏硼镁矿的工艺条件下,所产十水硼砂和五水硼砂分别可以达到以下标准:

  1、十水硼砂:

  十水四硼酸钠含量≥99%;

  铁含量≤0.005%;钙含量≤0.0025%;

  硫酸盐含量≤0.001%;碳酸盐含量≤0.1%;

  水不溶物含量≤0.1%;氯化物含量≤0.005%。

  2、五水硼砂:

  主含量≥99.9%;三氧化二硼≥47.8%;铁0.0007%;

  氯化钠0.08%; 硫酸钠0.02%。

  上所述,我国的硼砂生产工艺是成熟的。从某种意义上讲,原料也是丰富的。在中西部地区发展硼砂生产,要立足于西藏天然硼砂资源,同时采用常压碱解法工艺, 以储量较为丰富的西藏钠硼解石矿和硼镁矿为原料生产优质硼砂,尤其是五水硼砂的生产。近几年来,我国国民经济建设对五水硼砂的需求逐年增长,而国内五水硼 砂生产能力却极其有限,每年不得不依靠大量的进口来满足市场需要。据不完全统计,我国五水硼砂的年度进口量平均在30万t以上。发展五水硼砂生产,对支援我国经济建设具有十分重要的意义。