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）

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。

1 试验部分

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

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。

2 试验结果及讨论

2.1 液固比的影响

图1 硼酸精制提纯的工艺流程图

常温下硼酸微溶于水，随着温度和液固比的升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 （单位：ppm）

由表2 可知，试验中重结晶的液固比为4：1，K、Na、Ca、Mg 的含量明显降低，符合产品标准，Fe 的含量略微超过标准，重结晶的液固比为5：1 时，全部杂质元素均在标准范围内。

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）

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

由表4 可知，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，可选择价格较实惠的304 不锈钢作为硼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4：1，95℃溶解，冷却重结晶；试验2：液固比6：1，72℃溶解，冷却重结晶。试验3：液固比5：1，75℃溶解，冷却重结晶。试验4：硼酸母液：工业硼酸=5：1，95℃溶解，冷却重结晶。结晶后物料均进行一次淋洗处理，试验结果见表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）

3 结论

（1）工业硼酸在温度75℃、液固比4：1重结晶，液固比1：1淋洗1次的条件下，主要杂质K、Na、Ca、Mg、Fe 可以达到高纯锂盐用硼酸的标准，且操作简单易于量产。

（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5：1，75℃溶解，可以获得较高收率，收率可达98.4%。