第一节 硼酸的概念
硼酸,为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶,有滑腻手感,无臭味。溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中,水溶液呈弱酸性。大量用于玻璃(光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维)工业,可以改善玻璃制品的耐热、透明性能,提高机械强度,缩短熔融时间。(可行性
研究报告)
第二节 硼酸的应用
实验室中若被强碱(NaOH或KOH)溅到,除了应用大量清水(H2O)冲洗外,还应涂上硼酸溶液。以中和残余的强碱。这是最基本的也是离生活最近的用途之一。(若是身边无硼酸溶液又被强碱泼到,应急时可以用碳酸,但是首选硼酸,因为硼酸也是酸,比可乐中的碳酸还弱的酸。
配制缓冲液。制备各种硼酸盐。蟑螂和地毯中黑色甲虫的杀虫剂。医药上用作止血药和防腐剂。
用作pH值调节剂、消毒剂、抑菌防腐剂等;用于制取硼酸盐、硼酸酯、光学玻璃、油漆、颜料、硼酸药皂、皮革整理剂、印染助剂和医药上的消毒剂等。
用于电容器制造及电子元件工业,高纯
分析试剂,药用消毒防腐及配制已曝光感光材料冲洗加工药液。
用于玻璃、搪瓷、陶瓷、医药、冶金、皮革、染料、农药、肥料、纺织等工业;用作色谱
分析试剂,也用于缓冲剂的配制;大量用于玻璃(光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维)工业,可以改善玻璃制品的耐热、透明性能,提高机械强度,缩短熔融时间。在搪瓷、陶瓷业中,用以增强搪瓷产品的光泽和坚牢度,也是釉药和颜料的成分之一。冶金工业中作添加剂、助溶剂,特别是硼钢具有高硬度和良好的轧延性,可以代替镍钢。硼酸有防腐性,可作防腐剂,如木材防腐。在金属焊接、皮革、照相等
行业以及染料、耐热防火织物、人造宝石、电容器、化妆品的制造方面都用到它。还可作杀虫剂和催化剂用。农业上含硼微量元素肥料,对许多作物有肥效,能增进作物品质和提高产量。
硼酸也是生产其他硼化物的基本原料之一,由它生产的硼化合物广泛应用于国防及其他工业部门和科研单位。;用作PH调节剂、抑菌防腐剂。
第三节 硼酸生产方法
1、硼砂硫酸中和法 :将硼砂溶解成相对密度30~32°Bé的溶液,滤去杂质,然后放入酸解罐,于90℃时加入当量硫酸,使溶液在Ph2~3时进行反应。反应完成液经冷却、结晶、分离、干燥后制得硼酸成品。Na2B4O7+H2SO4+5H2O→4H3BO3+Na2SO4
2、碳氨法 将焙烧后的硼矿粉与碳酸氢铵混合,在浸取釜内加热物料至140℃、压力1.5~2.0 Mpa反应4h左右,放出剩余气体,经吸氨塔将氨回收,当温度降至110℃时即可放料。经过滤机过滤洗涤后,排除废渣,溶液送入蒸氨塔进行脱氨,可回收氨水。当蒸至氨硼比低于0.04(摩尔比)时再经浓缩、冷却、结晶、分离、干燥后,制得硼酸产品。2MgO.B2O3+2NH4HCO3+H2O→2(NH4)H2BO3+2MgCO3(NH4)H2BO3→H3BO3+NH3
3、盐酸法。将硼精矿粉用母液和水调配至适当浓度后,送入酸解罐,徐徐加入盐酸到指定的酸量后,搅拌一定时间,再升温至95~100℃,反应2h,然后过滤,弃去滤渣,滤液经冷却、结晶、离心分离、水洗、干燥、包装,制得硼酸产品。2MgO+B2O3+4HClH2O→2H3BO3+2MgCl2
4、井盐卤水盐酸法。由含硼卤水与盐酸一起蒸煮,再经脱水、冷却结晶、离心分离、干燥,制得硼酸成品。重结晶法将工业硼酸溶于蒸馏水中,经除杂,提纯,过滤,结晶,离心分离,干燥。
5、电解电渗析法:把碳碱法硼砂来的碳解液,加入冷凝水调节到规定的含硼浓度,作为阳极室的原料液,碳酸钠经碳化后的含有碳酸氢钠的碳化液,作为阴极室的原料液;分别经控制过滤后用泵打人电解电渗析槽的相应极室内。待流量稳定后,通入直流电,调节到规定的操作电流。当阳极室流出液达到规定的Ph值时,则送去蒸发,再经冷却结晶、离心分离、干燥,制得硼酸成品。多硼酸钠法将硼镁矿焙烧粉碎成一定细度的矿粉,按照低于理论量的配碱比与纯碱溶液配成适当液固比的料浆,通入不同浓度的二氧化碳气体,在一定温度和压力下进行碳解反应,反应后的料浆经过滤弃去泥渣。将得到的多硼酸钠溶液经蒸浓后加入硫酸中和,冷却结晶、离心分离,干燥,制得硼酸成品。其b(2MgO·B2O3)+aNa2CO3+(2b-a)CO2[aq]→aNa2O·b B2O3+2bMgCO3Na2O·(3.5-4.5)B2O3+H2SO4+(9.5-12.5)H2O→(7-9)H3BO3+Na2SO4。
第四节 硼酸的发展前景
硼酸主要是从含硼矿物中提取的,常见的含硼量较高的矿物有斜方硼砂、天然硼砂等。此外,含硼卤水中也可以提取出硼酸。硼酸的生产方式有很多,具体使用哪种生产方式主要是由硼矿资源的具体情况所决定的。由于各个国家以及地区的硼矿资源的具体情况不同,因此采用的硼酸生产方式也有所差异。
目前,我国硼酸生产企业的年硼酸生产量在100kt 到120kt 之间。2010 年之前,我国企业所生产的硼酸数量基本可以满足我国企业以及民众的需求,但是随着工业水平的进步,我国对于硼酸的需求量也越来越大,国内生产的产品已经无法满足需求,因此,我国每年都要进口大量硼酸。
在未来,硼酸还将继续应用于玻璃
行业、轻工纺织、制陶业、机械电子工业等。并且随着TFT 液晶显示器的普及,在下一阶段,硼酸在TFT 液晶显示器这一
行业的需求量将会出现一个较高的增幅。此外,我国硼酸生产将会出现一个较大的转变。在现有基础上,我国将使用先进实用技术以及高新技术来对硼酸的生产制造工艺进行改善,从而提高我国硼酸的市场竞争力。除了现有的领域之外,我国硼酸
行业在未来将积极发展具有高附加值的硼酸精细化工产品。同时,为了更好地解决环境污染问题,实现资源、能源的节约目标,我国硼酸
行业将会着重发展精深加工产品,并努力改善生产制造工艺。
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