硼酸鈉

硼酸鈉

含硼礦物及硼化合物
硼酸鈉也稱為硼砂,或稱四硼酸鈉,分子式Na2B4O7.10H2O,是非常重要的含硼礦物及硼化合物。通常為含有無色晶體的白色粉末,易溶于水。硼砂有廣泛的用途,可用作清潔劑、化妝品、殺蟲劑,也可用于配置緩沖溶液和制取其他硼化合物等。[1]
    中文名:硼酸鈉 外文名: 别名:硼砂、月石粉 化學式:Na2B4O7·10H2O 分子量:381.36 CAS登錄号: EINECS登錄号: 熔點: 沸點: 水溶性: 密度: 外觀: 閃點: 應用: 安全性描述: 危險性符号: 危險性描述: UN危險貨物編号: CN危險貨物編号:

簡介

性狀:硼砂系無色半透明晶體或白色結晶粉末。無臭,味鹹。比重1.73。在60℃時失去八個分子結晶水,在320℃時失去全部結晶水,在空氣中風化。無水物(Na2B4O7)熔點741℃,沸點1575℃。同時分解。稍溶于冷水,較易溶于熱水,微溶于乙醇。水溶液呈堿性反應。熔融時呈無色玻璃狀物質。

來源:主要采用碳堿法工藝:将預處理的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合加溫,通二氧化碳升壓後反應制取。加壓堿解法工藝是用氫氧化鈉溶液加熱分解硼鎂礦粉制取,亦可由天然硼砂礦直接制取。

規格:GB537-84。

外觀:呈白色細小結晶體。

包裝:内襯塑料薄膜袋的塑料編織袋裝,每袋淨重為50公斤。袋内,應附有質量證明書。包裝袋應塗剛牢固的标志,内容包括:生産廠名稱、産品名稱、毛重、淨重、批号和商标。

用途:硼砂在工業上用于玻璃、搪瓷等,在農業上用作微量元素肥料。

硼礦是無機鹽工業的重要原料,有水溶性和水不溶性兩類。硼礦加工是先制取硼砂和硼酸,由硼砂和硼酸可制造一系列硼化合物及元素硼。

化學加工

已知硼礦有150多種,其中重要的有天然硼砂礦(Na2O·2B2O3·10H2O),主要産于美國、中國;硬硼鈣石(2CaO·3B2O3·10H2O),主要産于土耳其;硼鎂石(2MgO·B2O3·H2O),主要産于蘇聯、中國等。中國的硼礦資源主要分布在青藏高原的鹽湖及遼東半島的營口、鳳城、寬甸、集安一帶。世界硼酸鹽礦的儲量約有355~748Mt,分布很集中,僅美國和土耳其就占世界總儲量的95%左右。1981年世界硼礦的開采量為2460kt,其中美國為1340kt,是世界最大的硼礦開采國,土耳其為700~750kt,居世界第二位。

硼礦化學加工的研究始于18世紀初。1702年,G.霍姆貝用天然硼砂礦與硫酸亞鐵反應首先制得了硼酸。1728年L.萊默裡、1732年C.T.傑弗裡分别通過加熱硼砂和酸的水溶液得到了硼酸。1808年,英國人H.戴維和法國人J.-L.蓋-呂薩克、L.-J.泰納爾單獨地又幾乎是同時地制得了元素硼。

加工方法

因礦石組成不同而異,目前工業上使用的硼礦有水溶性和水不溶性兩類。

水溶性硼礦的加工,水溶性硼礦有天然硼砂礦和鹽湖鹵水中的硼酸礦,以天然硼砂礦為主。①天然硼砂礦的精制:将天然硼砂礦破碎,用水溶解、過濾、結晶、分離、幹燥即得五水硼砂和十水硼砂。目前産量最大的是美國。②鹽湖鹵水中硼酸的提取:将含氧化硼約1%的鹵水用萃取劑(多元醇在煤油中的溶液)進行萃取,用稀硫酸作反萃取劑,将硼酸從有機相中反萃出來,經蒸發、結晶、離心分離、幹燥即得硼酸成品。

水不溶性硼礦的加工,水不溶性硼礦種類很多,在工業上主要有硬硼鈣石和硼鎂石兩種,其加工方法主要有酸法、堿法及碳铵法。酸法适合于含硼高的富礦;堿法既适合于富礦也适合于貧礦,由中國首先開發成功。硬硼鈣石的加工還可采用直接提純法,使氧化硼的含量富集到35%~45%,直接用于玻璃生産。

①酸法可用硫酸、鹽酸、硝酸。酸法浸取多在常壓下進行,浸取方式有間歇式和連續式兩種。将粉碎至120目左右的礦粉,在裝有水的耐酸反應器中,慢慢加酸分解,再經過濾、蒸發、結晶、分離、幹燥得硼酸産品。例如硼鎂石用硫酸分解的反應式為:2MgO·B2O3·H2O+2H2SO4─→2H3BO3+2MgSO4

生成的硼酸與硫酸鎂難以分離完全,緻使硼酸的收率低。為提高硼酸的收率,工業上采用蒸餾法或萃取法分離硼酸與硫酸鎂。如果原料是硬硼鈣石,則硫酸法優于鹽酸法,用硫酸時能生成不溶性的硫酸鈣,易于分離,故硼酸收率高。

②堿法用燒堿或純堿分解,有加壓堿解法、碳堿法及多硼酸鈉法。加壓堿解法收率高,反應時間短,但工藝流程長。将塊狀硼礦石在窯内于600~800℃下煅燒脫水,經粉碎至120目,在混料罐内與過量堿混合後送入帶有攪拌的堿解器内,在140℃、4MPa下反應幾小時,經過濾、碳化、結晶、分離、幹燥得硼砂。含純堿的母液經苛化後回收使用。反應式為:2MgO·B2O3+2NaOH+H2O─→2NaBO2+2Mg(OH)2

4NaBO2+CO2─→Na2B4O7+Na2CO3

Na2CO3+Ca(OH)2─→2NaOH+CaCO3

碳堿法與加壓堿解法不同之處,在于把堿解與碳化合并于加壓釜中進行,純堿也無需苛化即可循環使用。多硼酸鈉法的加堿量低于理論量,因而生成多硼酸鈉,堿耗較低,但不能直接得到硼砂。硼礦化學加工

③碳铵法與加壓堿解法工藝過程相似,不同之處為用碳酸氫铵代替堿。反應壓力與溫度有關,并随反應的進行由高變低,開始時可達10MPa,得到的産物為硼酸铵,需經蒸餾脫氨得到硼酸,氨可循環使用。但該法流程長,氨不能完全循環,脫氨的能耗較大。

産品用途

硼化合物的消費構成各國不同。美國主要用于制造玻璃、玻璃纖維、釉藥及有關工業中,用量約占美國國内消費量的一半;歐洲主要用在洗滌劑和釉藥中,約占總消費量的二分之一。

硼砂和硼酸是硼化合物系列(見表)中最主要的産品,硼砂(四硼酸鈉的總稱,其中重要的有十水四硼酸鈉、無水四硼酸鈉、五水四硼酸鈉)主要用于玻璃和搪瓷工業中,可增強玻璃的紫外線透射率,提高玻璃的透明度和耐熱性能,使瓷釉不易脫落且具有光澤。

此外,在有色金屬焊接,絲、毛織品洗滌,延遲橡膠硫化速度,織物防水、木材防腐,醫用消毒以及制革、造紙等方面也有應用。硼酸可改善玻璃制品的耐熱和透明性能,能提高機械強度,縮短熔融時間,主要用于制造無堿玻璃、玻璃纖維。此外,還可作防腐消毒劑、熏蒸劑、皮革後處理劑等,也可用于制造防火材料、肥皂、硼鋼、陶瓷釉藥、染料、顔料。也可用于農業土地消毒與提高土地含硼量等。

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