探索钠硼解石矿制备硼酸钙的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文钠硼解石矿制备硼酸钙的研究姓名：王斐申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：仲剑初20070615大连理工大学硕士学位论文摘要硼酸钙在我国成为继硼砂和硼酸之后的第三大量硼化学品，目前几乎全部用作无碱玻璃纤维的含硼原料，其次还广泛应用于陶瓷、光学材料、农业、防腐剂、医药、涂料、燃料和电子等行业。我国无碱玻璃纤维工业发展十分迅速，目前每年需要含硼原料达十万吨左右。但我国硼资源基本上是以硼镁矿和硼镁铁矿形式存在，还没有发现可供开采的硼钙矿，其产品主要依赖进口。因此，利用天然硼资源来制备硼

2、酸钙已成为当务之急。本论文研究以钠硼解石(N赴O·2CaO·58203·16H20)天然矿粉为原料，采用两种工艺路线制备出硼酸钙产品。第一条工艺路线是用消石灰作为分解剂，钠硼解石矿粉经过分解、过滤、洗涤及干燥制备出偏硼酸钙(caO·B203"6H20)产品，母液中B203组份浓度在7--1魄咒之间，Na20踟3摩尔比保持在l左右，可认为主要是偏硼酸钠的水溶液。物料配比、反应液固比和时间是分解反应和产品质量的重要影响因素，温度对分解反应影响较小。适宜的工艺条件为：液固比为3．2：l左右；配料硼钙比m(B203

3、)／m(CaO)在1．45：1左右；温度25℃：反应时间5h左右。制得的硼酸钙产品组成为B20340--42％，CaO28—31％，Na20含量在1．O％左右，MgO含量为2．O％左右，Fe203含量0．28％左右，可以作为一般低碱和无碱玻璃纤维的含硼原料使用。第二条工艺路线是采用水热法解聚钠硼解石制备硼酸钙。产品物相主要是白硼钙石(4CaO·5B203·7H20)、硬硼钙石(2CaO，3B203·5H20)和羟硼钙石(3CaO·2B203-9H20)：水热解聚得到的多硼酸钠母液可以综合利用制得纯度较高的偏

4、硼酸钙(CaO·B203"6H20)和偏硼酸钠(NaB02'4H20)副产品。解聚温度是工艺中的关键因素，解聚时间和反应液固比对解聚反应和产品质量、物相也有重要影响。适宜的工艺条件为：温度140℃；时间4h左右：液固比5：l左右，干燥温度高于105℃。制得的硼酸钙产品组成为B20340—42％，CaO29—32％，Na20含量低于0．5％，MgO含量低于1。5％，Fe203含量为0．25％左右，很好地满足了无碱玻璃纤维工业对含硼原料的要求。研究结果表明：在120℃、液固比大于lO的水热条件下，硬硼钙石是比钠

5、硼解石更稳定的硼酸盐矿物；液固比为5、温度较高或时间较长的水热条件下，有利于自硼钙石的生成；温度高于140℃时，硬硼钙石也会转变为白硼钙石或羟硼钙石。关键词：硼酸钙；钠硼解石；分解反应；水热解聚钠硼解石矿制备硼酸钙的研究StudyonPreparationofCalciumBoratefromUlexiteMineralAbstractCalciumboratehasbecomeanotherstapleboronproductbesidesboraxandboricacidinChina_whichisa

6、lmostusedasboroncontainingrawmaterialofalkali-freeglassfiberatpresent．Inaddition，italsowidelyappliesinceramics，opticalmaterial，agriculture，preservative，medicine，paint，fuel，electronicindustriesandSOon．Nowadays，China’salkali—freeglassfiberindustrydevelopsver

7、yrapidly，whichrequiresaboutonehundredthousandsoftonsboroncontainingrawmaterialeveryyear．However，theboronresourcesinChinaarebasicallyszaibelyiteandludwigite，andcalcium-boratemineralshaven。tbeendiscovered，whichmainlydependOilimportation．Therefore，itisveryurg

8、enttopreparecalciumboratefromnaturalboronresources．Inthispaper，calciumborateproductispreparedfromnaturalulexitemineral(Na20·2CaO·58203·16H20)bytwoprocesses．ThefirstprocessisthatulexitemineralreactswithslakedJ