碳碱法制取硼砂工艺的诞生 1959年7月上海大新化学厂首先提出和开发了碳碱法工艺。革除了偏硼酸钠和母液苛化 工序.这条工艺从文献资料查阅。仅从苏联ME波任所著《无机盐工艺学》一书中见到一个 关的化学反应式,至于工艺条件,配料比及工艺过程均无报导。1959年12月在上海市召开了碳碱法生产硼砂的现场经验交流会。但该厂在工业规模的 试验过程中。遇到了堵塔、堵管、矿渣不易过滤和硼砂结晶率低等问题,由于这些问题没有得到 及时解决,试验工作不能继续坚持下去。碳碱法流程还曾经在一些硼砂厂中先后进行过中小型 试验,都因技术上发生问题而相继停试。 沈阳农药厂和辽宁省化工研究所合作,从1959年9月起也进行了碳碱法流程的试验 决了不少重大技术问题。使生产逐步达到稳定正常。与此同时,省化工研究所就二氧化碳浓度、 压力、碱量对碳解率的影响及碳解反应机理进行了补充试验研究。经过不断改进,又经 连续稳 定兰个月的试生产,碳解率达76.5%,BzO,总收率达68.8%。经不断改进,采用当量 碱进行碳 解,基本消除了碳解滤液在蒸发过程中多量硼砂转回为偏硼酸钠的不利反应,革除 了二次转 化工序,进一步简化了流程。1963年上半年,各项技术经济指标已达到当时国内先进 水平,碳 解率达80%左右,B:0。总收率达74%左右。同年在化工部技术司、矿山司的直接指 导下,由省 化学石油工业厅主持通过技术鉴定,由化工部颁发了技术鉴定证书。 碳碱法的研究成功,并首先在辽宁实现了稳定的工业化生产,是硼砂生产技术上具有创造 性的科技成果,为硼镁矿加工开辟了一条新的途径.它适应我国硼镁矿品位较低的资源特点, 对提高硼砂行业的经崭效益起了显著的作用,促进了我国硼工业的发展。 22 2003年中国化工学会无机盐学术年会 2我国硼砂新型生产工艺一碳碱法的发展 以纯碱、石灰窑气为原料,将加压碱解法改用碳碱法生产硼砂新工艺.在辽宁首先建成了 第一个年产2000吨硼砂碳碱法生产装置。 1972年在化工部化工司无机盐处主持下在全国硼工业宽甸会议上,辽宁提出了在沈阳农 药厂碳碱法新工艺的基础上,不用塔型设备、而直接将窑气通入到当时占硼砂生产份量大的 加压碱解罐的技术改进方案。第二年(1973年)上海硼砂厂首先迈开了这一步,将此方案在加 压碱解工艺上实施,取得了较显著的效果。硼收率达到了76%~80%。这对于碳碱法的推广起 到了极大的推广作用。随即于1976~1978年至80年代初除个别厂外相继都改造成碳碱法 从这一时期开始,化工部化工司、科技司、辽宁硼工业协会为进一步推动碳碱法工艺的发展,在行业管理、技术进步、行业规划、行业交流会、情报信息、人员培训等方面进行了大量的卓 有成效的工作。如成立技术顾问组,对巩固提高稳定碳碱法这一我国独创的硼砂生产新工艺起 到了很好的推动作用。先后经过“六五”、“七五”、“八五”、“九五”直到进入“十五”几个五年计划 的发展,我国 碳碱法生产工艺制取硼砂在几个方面取得了可喜的成就: 2.1碳碱法可加工辽吉地区、湖南烟竹硼矿、青海西藏的硼镁矿 2.2产品质量的发展提高 采用碳碱法工艺后,因为利用矿物一步法生产硼砂产品,没有中间产品,初期参照了原苏 联rOCT标准,为了赶超世界先进水平,我们又参照了美国和英国的硼砂产品,制订了我国国 家标准,最终达到并符合ISO国标标准。 2.3 工业装备水平的发展提高 碳解设备由塔变罐、焙烧窑、液固分离、结晶离心设备以及干 燥设备都相应地做了改进。 2.4硼砂产量的发展提高 碳碱法工艺年产量由开始工业化生产的6万吨增加到目前年产30 万吨。 碳碱法发展中出现的问题是反应时间需15~18小时才能完成,时间长,碳解设 备的利用 率低下。如果现有的碳碱法硼砂在生产能力达到5万吨时,其碳解罐数量会出现一个“罐林”状态,即需要80个碳解罐,这是一个值得重视的问题。 另外,碳解率低(75%~80%)使硼的利用率降低。低下的设备利用率又使能消源耗增高。 为此,国内的科研院所大专院校针对这些问题开展了一系列的研究工作,如辽宁省化工研究 院、天津化工研究设计院、上海化专、大连理工大学、上海云岭化工厂等相继开展了浓CO。碳 解试验工作。 从碳碱法机理上分析在固定的硼矿粉焙烧活化细度、液固比、配碱量一些基本工艺参数 外,CO。浓度、CO。分压是影响碳酸反应的关键。而从浓COz碳解的数据证明,碳解时间仅 ~8小时(反应压力一定)。碳解率也有所提高,较现有水平提高5%以上。这从d型浓COz碳解、模型试验以及工业生产装置所取得的数据已经充分证明了这一点。为此,碳碱法今后应进 一步强化和完善,更好地使它在我国硼酸盐发挥更大的作用。 3碳碱法工艺的强化完善 3.1 浓C02碳 若采用浓CO:碳解就涉及到一个浓CO。气来源问题。对于浓COz的原料气有锅炉烟道 气、石灰窑气、水泥窑废气以及碳解排出的尾气等。 23 2003年中国化工学会无机盐学术年会 而在富集提浓方法上有变 压吸附法(PSA)和热钾碱法可用。前者为西南化工研究院开发 的,而后者是原上海华东化工学院和上海化工设计院搞的。两种富集工艺均取得了成功。工业 规模其每吨CO。成本在300元,而大连理工大学在风城二台子矿硼砂车间采用PSA法(小模)以石灰窑气做原料气,其富集气达到95%,平均85%。可以肯定地说,在强化碳碱法的技术措施中采用浓COz碳解是一个可行的路子。当然 考虑用这个措施中我想不是要90%以上的CO。浓度,而是补救目前石灰窑COz浓度(30%~ 35%CO:)的局限性而是将CO:浓度提高到60%以上做为碳解的原料气,搞出一个气体的 选择一个适宜的通气量。