СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРЫ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРЫ


RU (11) 2082671 (13) C1

(51) 6 C01B35/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.06.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 94032572/25 
(22) Дата подачи заявки: 1994.09.08 
(45) Опубликовано: 1997.06.27 
(56) Аналоги изобретения: 1.Позин М.Е. Технология минеральных солей. - М.: Из-во химической литературы, т. 1, 1970, с. 342. 2. Авторское свидетельство СССР N 124930, кл. C 01 B 35/12, 1959. 
(71) Имя заявителя: Акционерное общество открытого типа "Бор" 
(72) Имя изобретателя: Архипова В.М.; Гоизман В.П.; Котова Н.А.; Баландин О.Н.; Алексеев В.П.; Алехин А.М.; Гурский А.А.; Чебеков С.А.; Гринченко В.Г. 
(73) Имя патентообладателя: Акционерное общество открытого типа "Бор" 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРЫ 
Изобретение относится к технологии переработки боросиликатного сырья и может найти применение в химической, стекольной и других отраслях народного хозяйства. Способ включает прокалку боросиликатного сырья, разложение при pH 10,6 - 11,6, отделение нерастворимого остатка от раствора, карбонизацию полученного горячего раствора до pH 10,0 - 8,0, выделение боросиликата натрия в качестве товарного продукта следующего состава, мас.%: SiO2 80 - 40, B2O3 5 - 20, Na2O 2 - 20, H2O остальное. Раствор после выделения боросиликата натрия охлаждают и направляют на кристаллизацию буры. Изобретение позволяет комплексно с минимальными отходами использовать сырье и получить помимо буры, боросиликат натрия как побочный продукт производства. 3 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технологии переработки боросиликатного сырья, позволяет комплексно использовать сырье и получить, помимо буры, боросиликат натрия, как побочный продукт производства, который может найти применение в химической, стекольной и других отраслях народного хозяйства.
Известен способ получения буры из гидроборацитового концентрата, включающий прокладку сырья, 2- стадийное разложение содой, отделение продукционного раствора, кристаллизацию из него буры, фугование и сушку полученного продукта [1]

Недостатком известного способа является узкое выделение из сырья одного компонента оксида бора и связанное с этим получение лишь одного вида продукта- буры. Поэтому после изобретательного выделения оксида бора остальные компоненты концентрата выбрасываются в отвал.
Наиболее близким техническим решением является способ получения буры, включающий прокладку датолитовой руды, разложение прокаленного боросиликатного сырья содой в присутствии углекислоты, отделение раствора буры от шлама, промывку шлама, кристаллизацию буры, фуговку и сушку готового продукта [2]

Основным недостатком прототипа также является получение лишь одного вида товарного продукта буры.
Оксид кремния, содержание которого в сырье в 2 3 раза превышает содержание оксида бора, и другие ценные компоненты уходят в отвал.
Выход буры при этом составляет 0,333 т/т буры.
Целью изобретения переработки сырья является увеличение выхода товарного продукта за счет дополнительного получения побочного-боросиликата натрия.
Цель достигается изменением pH среды до 10,6 11,6 на стадии разложения боросиликатного сырья и высаждением, выделенного при этих условиях в раствор оксида кремния, в товарный продукт боросиликата натрия путем карбонизации горячих растворов до pH 10,0 8,0.
Согласно предлагаемому способу боросиликатное сырье прокаливают во вращающейся барабанной печи при температуре 900 1000oC по противоточной схеме. Полученный спек размалывается в мельнице мокрого помола и подается в реактор, куда поступает оборотный содовый раствор и щелочь (NaOH) для создания заданного pH среды.
После обработки раствор, содержащий в своем составе оксиды бора и кремния, отделяют от кока и направляют на ступенчатое избирательное выделение боросиликата натрия и буры.
На первой ступени горячий раствор корбонизируют до pH 10,0 8,0. При этом по достижению оптимальной области pH боросиликат натрия начинает коагулировать. Выделенный боросиликат натрия отфильтровывают, в случае необходимости промывают, сушат и затаривают.
Раствор после выделения боросиликата натрия охлаждают и направляют на кристаллизацию буры. Создаваемое pH раствора на стадии карбонизации (10,0 - 8,0) обеспечивает достаточно полное выделение как боросиликата натрия, так и буры. Откристаллизированная бура отфуговывается, сушится и затаривается.
Как после 1 стадии разложения репульпируют маточным раствором буры и направляют на II-ую стадию разложения путем одновременной обработки содой и углекислотой. После фильтрации шлам направляют в отвал, а фильтрат поступает на 1-ую стадию разложения спека.
В известном способе (прототипе) выделение SiO2 в раствор не происходит, т. к. разложение боросиликатного сырья осуществляется в более низкой области pH 9,5.
Совокупность существенных признаков предложенного способа обеспечивает получение побочного товарного продукта боросиликата натрия без больших капитальных затрат.
Отличительными существенными признаками от прототипа являются разложение прокаленного сырья при pH 10,6 11,6, карбонизация горячего раствора до pH 10,0 8,0 перед стадией кристаллизации буры, выделение боросиликата натрия в качестве товарного продукта следующего состава (мас.):

SiO2 80 40%

B2O3 5 20%

Na2O 2 20%

H2O остальное

Пример. 100 г прокаленной датолитовой руды репульпируют 500 г оборотных растворов и вводят содово-щелочную смесь в количестве 20 г по Na2O для создания pH среды 11,2. Полученную пульпу выдерживают в течение 1,5 ч при 80oC.
После реакции, в результате которой из спека в раствор переходят оксиды бора и кремния, 469 г раствора, содержащего 3,98% B2O3 и 3,5% Na2CO3 избыточной, отделяют от шлама и подают на стадии последовательного выделения боросиликата натрия и буры. Первоначально из растворов выделяют боросиликат натрия, для чего раствор без предварительного охлаждения подвергают карбонизации до pH 9,0. При изменении pH среды с 11,2 до 9,0 происходит с одной стороны коагуляция SiO2 и переход его из растворенного состояния в осадок, а с другой перевод содержащегося в растворе метабората натрия в буру. Выпавший осадок боросиликата натрия отделяют от раствора буры, содержащего 3,98% B2O3 и 0,041% SiO2 остаточного, промывают, сушат.
Полученный продукт (5,54 г) содержит 80% SiO2; 7,3% B2O3 и 8,1% Na2O. После выделения боросиликата натрия раствор направляют на охлаждение до 18 20oC и кристаллизацию буры. Высажденная бура (32,19 г) содержит 36,5% B2O3 и соответствует марки "А" по ГОСТ 8429-77(Е). В маточном растворе буры содержится 1,3% B2O3 остаточного. Маточные растворы буры (387,15 г) и 150,85 г промывных растворов с содержанием 0,99% B2O3 после промывки боросиликата натрия собирают и направляют на репульпацию кека после I-й стадии разложения. Полученную пульпу отправляют на II-ю стадию разложения, которую производят остаточной содой, содержащейся в оборотных растворах и кеке после I-й стадии разложения и углекислым газом, подающимся в количестве 0,4 л. При разложении кека в течение 1 ч доразлагается 10% B2O3 (считая от исходного содержания в сырье); концентрация B2O3 в растворе возрастает до 1,50% Далее 133 г шлама с влажностью 30% (93 г сухих шламов) отправляют в отвал, а 500 г раствора на I-ю стадию разложения.
Выход буры составляет 32,19 г

Выход боросиликата натрия 6,54 г.
Данные, характеризующие процесс выделения оксидов кремния и бора из прокаленной датолитовой руды при содово-щелочном ее разложении в зависимости от pH среды, представлены в табл.1.
Данные показывают, что при разложении оптимальной областью pH, в которой одновременно достигается максимальный выход двух компонентов оксида кремния и оксида из прокаленной датолитовой руды в раствор, является область pH 10.6

11.6. Причем при увеличении pH со значения 10.6 до 11.1 содержание SiO2 в 1 м3 раствора возрастает с 5,4 кг до 11 кг, а затем начинает падать до значений 4,4 кг SiO2 в 1 м3 раствора при pH 11.6. Снижение pH среды до значения 10.5 и ниже приводит к резкому уменьшению, выхода SiO2 до 1,8 кг/м3. Аналогичная картина наблюдается и при выходе за верхние границы. При Ph 11.7 содержание SiO2 составляет 1,7 кг/м3.
Выход оксида в раствор при разложении боросиликатного сырья согласно предлагаемому способу в области pH 10.6- 11.6 находится на уровне 85% Это согласуется с показателями во выходу B2O3, достигаемыми в прототипе при разложении сырья в сопоставимых условиях (табл.1). Увеличение pH свыше 11.6 приводит к снижению выхода оксида бора (до 80% при Ph 11.7).
Таким образом, нижней границей области pH среды при разложении прокаленной датолитовой руды определяем величину pH 10,6, а верхней 11.6.
В этой области pH возможно выделить два компонента SiO2 и B2O3 с достаточной полнотой.
Проведение содово-щелочного разложения прокаленной датолитовой руды в области pH 10.6-11.6, кроме обеспечения наиболее максимальной степени вскрытия сырья и перевода полезных компонентов (В2O3 и SiO2) в раствор, решает задачу сохранения растворов в стабильном состоянии без самопроизвольного выпадения буры и боросиликата натрия. Это важно при реализации технологии в производство, т. к. позволяет отделить как от продукционного раствора без потерь полезных компонентов (B2O3 и SiO2).
Для выделения товарных продуктов боросиликата натрия и буры требуется снизить pH раствора углекислым газом. Причем для выделения SiO2 достаточно снизить pH без охлаждения раствора, а для выделения буры необходимо еще и понизить температуру до 25 15oC. Это обстоятельство дает возможность раздельно выделить боросиликат натрия и буру, не загрязненную примесями.
В табл. 2 приведены данные, характеризующие полноту прохождения процессов коагуляции SiO2 на стадии выделения боросиликата натрия и высаждения буры в зависимости от pH карбонизации продукционного раствора.
Данные свидетельствуют, что наиболее оптимальной областью pH при карбонизации продукционного раствора, позволяющей за один прием обеспечить полноту прохождения процессов на 2 стадиях (выделения боросиликата натрия и высаждение буры), является область 10,0, 8,0 единиц.
При снижении pH карбонизации продукционного раствора от значения 10,0 до 8,0 полнота коагуляции SiO2 возрастает и, как следствие, остаточное содержание SiO2 в растворе снижается от 0.080 0.037% При увеличении pH карбонизации свыше значения 10,0 полнота коагуляции снижается, увеличивается остаточное содержание SiO2 при pH 10.2 0.15% SiO2.
Полнота высаждения буры, максимально достигается при pH 9.4- 9.6% (B2O3 остаточное 1.08 1.12), несколько снижается как при увеличении pH за пределы значений 10.0 (1,88% B2O3 остаточное при pH 10.2), так и при снижении pH за пределы 8.0)2.23% B2O3 остаточного при pH 7.8). Причем в более низкой области pH (ниже значений 8.0) процесс высаждения буры значительно замедляется. Кроме того, карбонизация раствора до pH ниже 8,0 требует больших затрат газа, которые нецелесообразны, т.к. существенного снижения содержание SiO2 не отмечается, а высаждение буры ухудшается.
Таким образом, наиболее оптимальной областью pH на стадии карбонизации продукционного раствора, удовлетворяющей оба процесса (выделение боросиликата натрия и буры), является область 10.0 8.0.
Таким образом содово-щелочное вскрытие прокаленной датолитовой руды в области pH 10.6 11.6 с последующей карбонизацией отделенного от кека продукционного раствора до pH 10.0 8.0 позволяет получить два товарных продукта:

буру, соответствующую по качеству продукту марки "А" ГОСТ 8429-777 (Е);

боросиликат натрия, содержащей SiO2 80 40; Na2O 5 - 20; В2O3 2 20.
Показатели способов переработки по прототипу и предлагаемому решению представлены в табл. 3.
Данные табл. 3 показывают, что предлагаемое решение позволяет комплексно использовать датолитовое сырье и получать два вида продукта, что приводит к увеличению выхода товарных продуктов на 13% Кроме того, предлагаемое решение экологически более чистое, т.к. за счет снижения количества отходов производства на 4 5% можно уменьшить площадь, необходимую для их складирования.
Ведение процесса на стадиях разложения сырья и выделения боросиликата натрия по заданному значению pH позволяет автоматизировать производство. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ получения буры из боросиликатного сырья, включающий прокалку сырья, разложение содой и углекислотой, отделение нерастворимого остатка от раствора, кристаллизацию продукта, отделение продукта от маточного раствора, возврат маточных и промывных растворов в процесс, отличающийся тем, что разложение прокаленного сырья проводят раствором соды в присутствии щелочи при рН 10,6 11,6, как отделяют от раствора, последний подвергают карбонизации до рН 10,0 8,0, отделяют боросиликат натрия в качестве побочного продукта, а раствор направляют на стадию кристаллизации буры.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru