高纯锂盐用硼酸精制提纯试验研究

高纯锂盐用硼酸精制提纯试验研究

万凌云

（新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000）

摘

要

本文重点研究了高纯锂盐产品用硼酸的提纯技术，采用重结晶及搅洗、淋洗的方式进行提纯。以工业硼酸为原料，重点针对

工业硼酸中的K、Na、Ca、Mg、Fe杂质进行纯化，考察了液固比、搅洗以及淋洗对硼酸的提纯的影响，同时还进行了回收率以及硼酸对不锈钢腐蚀情况的研究。

关键词工业硼酸提纯回收率腐蚀

工业硼酸纯水前言

硼酸作为含硼功能产品的基本原料，有着广泛的应用[1-3]。国产工业硼酸的标准要求在99%以上，但是不同厂家的生产工艺的不同，也导致其杂质成分和主含量有较大差别[4-5]，应用领域的不同对硼酸纯度的要求不同。本文重点研究高纯锂盐产品用硼酸的提纯工艺，以工业硼酸为原料进行精制提纯，重点针对工业硼酸中的K、Na、Ca、Mg、Fe杂质进行纯化，在此基础上还进行了回收率和硼酸对不锈钢腐蚀情况的研究。

重结晶洗涤分离1试验部分

精制硼酸母液水处理1.1试验原料和仪器

试验用的工业硼酸是由青海某厂提供，主要成分及杂质含量见下表1。试验用纯水为自制纯水。试验设备主要为强力搅拌，型号：欧洲之星数显；电热磁力搅拌，型号：CMG-HS7；平板式离心机，型号：LF350。

表1

原料工业级硼酸主成分及杂质分析Na(ppm)71

K(ppm)9.3

Ca(ppm)5.4

Mg(ppm)190

Fe(ppm)76

图1硼酸精制提纯的工艺流程图

高硼酸的溶解度是不断增大的，以工业硼酸完全溶清为基准，在75℃的条件下，考察了不同液固比对工业硼酸中的K、Na、Ca、Mg、Fe杂质纯化的影响。试验结果见表2。

表2工业级硼酸提纯及检测结果编号产品指标

0123

液固比0/

Na71

K

Ca5.40.4＜0.1＜0.1/

（单位：ppm）Mg1908.91012/

Fe

主含量

(%)98.68

≤53.92.73.5

1.2试验原理和方法

试验通过重结晶及搅洗、淋洗等方式进行提纯。硼酸微溶于水，提纯时需要考虑水的液固比量和洗涤对硼酸的提纯的影响。硼酸精制提纯的工艺流程图见图1。

4:15:16:1

9.30.4＜0.1＜0.1

≤5≤56.80.8176

2试验结果及讨论

2.1液固比的影响

常温下硼酸微溶于水，随着温度和液固比的升

Na、Ca、Mg的含量明显降低，符合产品标准，Fe的含质元素均在标准范围内。

由表2可知，试验中重结晶的液固比为4:1，K、

量略微超过标准，重结晶的液固比为5:1时，全部杂

12新疆有色金属2020年第6期2.2洗涤方式的影响

为了考察洗涤方式对硼酸纯化的影响，对重结晶液固比4:1处理后的物料进行了淋洗和搅洗处理，淋洗和搅洗液固比均为1：1，搅洗时间5min，淋水流量0.76L/min，检测结果如下见表3。

表3不同洗涤方式的分析结果（ppm）洗涤方式Na

K

Ca产品指标搅洗0.8≤5≤5/

Mg1.3/

≤5

Fe

＜0.1＜0.1淋洗

1.9

＜0.1

0.7

0.31.60.3

由表3可知，对重结晶液固比4:1处理后的物料，在同样液固比的条件下，搅洗1次后物料质量可满足要求。淋洗效果更为明显，淋洗后的物料中Mg和Fe的含量低于搅洗一个数量级，同时淋湿的操作更为简易，利于量产。

2.3硼酸对不锈钢的腐蚀影响

对已提纯过的的硼酸加入4倍质量纯水，分成3等份，第1份直接煮沸8h，第2份加入304不锈钢片煮沸8h，第3份加入316L不锈钢片煮沸，保持3份溶液浓度基本一致，重结晶后送样检测杂质含量见表4。

表4

硼酸对不锈钢腐蚀结果分析材质编号Fe（ppm）Cr（ppm）Ni（ppm）空白＜1＜1＜1304不锈钢

01＜1＜1＜1316L不锈钢

2

＜1

＜1

＜1

由表4可知，不锈钢对硼酸溶液的杂质含量基本无影响，1ppm以下，主要可能带入的杂质可选择价格较实惠的304Fe不锈钢作为硼、Cr、Ni均在酸量产反应容器的材质。

2.4温度和液固比对回收率影响

为了考察温度和液固比对回收率的影响，进行了不同液固比和温度的双因素条件试验：试验1：液固比72℃解，溶解，4:1，95℃冷却重结晶。试验溶解，冷却重结晶；3试验2：液固比6:1，95℃冷却重结晶。试验4：硼酸母液：液固比:工业硼酸5:1，75℃=5:1溶洗处理，溶解，，试验结果见表冷却重结晶。结晶后物料均进行一次淋5。

由表5可知，试验1在低液固比高温度的条件下，物料最终的杂质含量较低，收率中等，试验2在高液固比低温度的条件下，物料最终的杂质含量偏高，收率较低；试验3在中等液固比低温度的条件，杂质含量中等，收率最高，试验4在中等液固比高温度的条件，杂质含量较低，收率较低。在液固比5:1，75℃溶解，可以获得最佳收率，收率可达98.4%。试验的结果表明，高温高液固比，对于回收率的影响是最为不利，低温低液固比次之，低温中等液固比最优。

表5不同液固比和温度的试验结果分析（单位：ppm）编号回收率（%）

NaCa

Mg

原料1283.4/

0.871

9.3K

76Fe

＜0.130.71.15.40.6190＜0.14

98.47578.80.91.66.97.6＜0.13结论

3.91.80.41.56.60.48.28.96.8（1）工业硼酸在温度75℃、液固比4:1重结晶，液

固比Fe1:1淋洗1次的条件下，主要杂质K、Na、Ca、Mg、于量产。

可以达到高纯锂盐用硼酸的标准，且操作简单易（2）硼酸对不锈钢腐蚀试验的研究表明，不锈钢对硼酸溶液的杂质含量基本无影响，主要可能带入的杂质Fe、Cr、Ni均在1ppm以下，不引入新的杂质。

（3）高温高液固比，对于回收率的影响是最为不利，低温低液固比次之，低温中等液固比最为有利。主要杂质含量合格的条件下，工业硼酸在液固比98.4%5:1，。

75℃溶解，可以获得较高收率，收率可达参考文献

2017.

[1]刘天雨.富集10B硼酸制备工艺的优化[D].天津大学，工大学，[2]周亚蓉2013.

.核电级高纯硼酸的制备工艺研究[D].大连理酸盐通报，[3]龚殿婷，2013，张宏军32(01):166-171..离子交换树脂吸附法提纯硼酸[J].硅表征[4][D].王舰大连理工大学，.硼酸的纯化和硼酸铝晶须及其荧光体的制备与2010.[D].东北大学，[5]龚殿婷2009.

.高纯硼酸的制备及制备过程中影响因素研究

收稿：2020-09-08