偏硼酸鈣的制取方法主要有兩種,其操作都會(huì)應(yīng)用到氫氧化鈣(消石灰),具體分為:
1、以硼砂、氫氧化鈣和鹽酸為原料制備偏硼酸鈣。
此方法是以硼砂、氫氧化鈣及鹽酸為原料直接制取偏硼酸鈣,反應(yīng)過程中需要嚴(yán)格控制各部分比例關(guān)系,特別是鹽酸添加的多少,反應(yīng)體系pH值需高于10,以此確保偏硼酸鈣在較低的過飽和狀態(tài)下生成,同時(shí)控制硼砂和氫氧化鈣反應(yīng)速度,以確保只生產(chǎn)出純的偏硼酸鈣晶體,其化學(xué)變化為:
Na2B4O7·10H2O+2Ca(OH)2+2HCl→2(CaO·B2O3·6H2O)+2NaCl+H2O
以上操作中的溫度不超過45℃,反應(yīng)時(shí)間約3-4h,硼的變化率在98%以上。此反應(yīng)過程的特點(diǎn)在于反應(yīng)時(shí)間短,不足之處在于副產(chǎn)物NaCl回收價(jià)值較低。
2、硼砂和氫氧化鈣為原料制取偏硼酸鈣。
此方法主要考慮到硼砂與氫氧化鈣制取偏硼酸鈣及副產(chǎn)物綜合應(yīng)用。其化學(xué)變化為:
Na2B4O7·10H2O+Ca(OH)2→CaO·B2O3·nH2O+2NaBO2+(11-n)H2O
此過程需要將硼砂和氫氧化鈣按照特定比例進(jìn)行鈣化反應(yīng),其pH值需控制在11以上,溫度在45℃以下,液固比為2-8:1,經(jīng)攪拌反應(yīng)3-16h,產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥,得到偏硼酸鈣的而水合物或是四水合物。
副產(chǎn)物(偏硼酸鈉)可通過兩種方法轉(zhuǎn)化為可利用物質(zhì)。(1)可直接采用偏硼酸鈉溶液和雙氧水反應(yīng)制取似水過硼酸鈉,經(jīng)恰當(dāng)干燥后可獲得一水過硼酸鈉;(2)可將偏硼酸鈉水溶液進(jìn)行碳酸化。經(jīng)冷卻結(jié)晶,離心分離出十水硼砂再次應(yīng)用于偏硼酸鈣的制取。分離出硼砂的母液因含有較多的碳酸鈉和少量硼砂,因而可以被送到碳?jí)A法制取硼砂操作中,以此降低生產(chǎn)成本。
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