Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

ВЫДЕЛЕНИЕ БОРА ИЗ РАСТВОРОВ

Природные растворы, несмотря на то, что они содержат бор в небольших концентрациях, являются мощным потенциальным источником борного сырья, разработке методов использования ко­торого уделяется все большее внимание99' 174~177. Трудность извле­чения бора обусловлена крайне низкими концентрациями бора при значительном содержании других веществ, мешающих его выделе­нию. Рапы некоторых солевых озер и некоторые буровые воды являются концентрированными растворами хлоридов натрия, ка­лия, магния и содержат всего около 0,02% В203. В рассоле многих озер содержится 0,01—0,06% В203 178. В сухом остатке морской воды ~0,05% В20 3 97. Промышленные отходы — растворы от про­изводства борной кислоты и буры гораздо богаче бором — они со­держат около 1,5% В203.

Выделение бора из растворов возможно или с помощью иони - тов, или в виде труднорастворимых соединений, растворимость которых крайне мала, меньше содержания В203 в природных во­дах. Эта задача еще далеко не разрешена. Так, после осаждения В203 окисью магния или кальция в растворах содержится еще 0,2—0,3% В203179' 180. Растворимость природных боратов в воде при 25° также выше содержания В203 в природных водах — в рас­творе калиборита, гидроборацита, иньоита и улексита содержится 0,2—0,4% В203 и лишь раствор ашарита содержит 0,0085% В20346' 'в'.

Однако возможно выделение значительной доли бора из про­мышленных растворов и из предварительно сконцентрированных природных вод. Выше был описан способ осаждения бора из озер­ной рапы окисью кальция176, Разработан177 способ выделения бора с помощью сульфата марганца из маточных растворов or производства борной кислоты 134>182 и растворов, получающихся после выпарки буровых вод 120:

Na2B407 + M11SO4 = MnB407 + Na2SC>4 Ш

Na2B,07 + MnSOi + 5Н20 =» Mn(B02)2 • 2Н20 + Na2S04 + 2Н3ВО, if 2Н3ВО3 + MnS04 Мп(Н2В03)2 + H2S04 *

Образующуюся серную кислоту необходимо нейтрализовать окисью кальция или магния. После обработки сульфатом мар­ганца при 70—95° маточных растворов от производства борной кислоты, содержавших 1,3—2% В203, 21—24% MgS04, 0,2—1,2% R2(S04)3, 0,2—0,6% H2S04 и незначительные количества других примесей, концентрация В203 в конечных фильтратах была 0,37—0,6% при нейтрализации окисью кальция и 0,4—0,55% при нейтрализации окисью магния. Обработка сульфатом марганца при 20° нейтрализованного окисью кальция концентрата буровой воды, содержащего после выпарки и выделения бикарбоната нат­рия и буры 0,82% Na2B407 (0,57% В203), 17,8% NaCl и 0,55% Na2C03, дала фильтрат с 0,3% В203.

Образующиеся осадки — бораты марганца — после их под­сушки могут быть использованы непосредственно как микроудоб­рения, или как добавки к суперфосфату, а так же как сырье для получения борной кислоты. Сушка этих осатков при 500° приводит к разложению боратов марганца с образованием борной кисло­ты— при выщелачивании водой в раствор переходит 70—80% В»03 и до 30% Мп.

Метод осаждения борной кислоты из маточных растворов окисью магния 139'140 дает осадок с отношением MgO : В203, рав­ным 3:1. Осаждение бора в виде боратов кальция67'99-176 также дает удовлетворительные результаты только для сравнительно бо­гатых бором растворов, так как в конечной жидкой фазе содер­жится ~ 0,25 % В203.

Совместное осаждение боратов кальция и меди позволяет вы­делить из раствора, содержащего 0,2—0,4% В203, 85—93% В203. В растворе после осаждения содержится всего 0,03% В203, а в осадке.22,4% В203, 18,3% СиО, 36,25% СаО и 23,1% Н20. Осаж­дение должно проводиться известковым молоком, к которому до­бавлена соль меди. Аналогичные, но несколько худшие результаты получаются при соосаждении бората кальция с другими микро­элементами — марганцем, кобальтом 183.

Борная кислота в водных растворах образует комплексные кислоты с винной и триоксиглутаровой кислотами. Можно выде­лять бор из очень разбавленных растворов, осаждая его в виде со­лей этих кислот: боротартратов «Ме20 • тМеО • В203 • 2С4Н405 • aq И бородитартратов иМе20 • тМеО • В203 • 4С4Н405 • aq, боротри - оксиглутаратов пМе20 • тМеО • В203 • 2С5Н606 • aq и диборотритри- оксиглутаратов яМе20 • тМеО • В203 • ЗС5Н606 • aq. Здесь Me1 — щелочной металл или аммоний, Me11 — щелочноземельный металл, цинк, кадмий, марганец. Некоторые из этих солей, например, боро - дитартраты и диборотритриоксиглутараты щелочноземельных ме­таллов, очень мало растворимы в воде, но хорошо растворимы в Кислотах, в том числе и в лимонной, и могут быть использованы в качестве микроудобрений 184.

Форма боратов, выделяющихся из растворов, зависит от вели­чины рН 185.

Возможно выделение борной кислоты из нефтяных вод адсорб­ционными методами — активной окисью магния и активированным углем: 1 г угля адсорбирует из раствора борной кислоты до 15 мг В203. Десорбция осуществляется кипячением суспензии адсорбен­та в воде 69>99.

Имеющиеся в настоящее время иониты мало селективны и не­достаточно эффективны для выделения бора из солевых растворов. Но они могут оказаться полезными при извлечении В203 из раство­ров борной кислоты, не содержащих солей. Так, иониты ММГ-1, МГ, ТН, Н извлекают из раствора, содержащего 0,2% В203, до 90% борной кислоты — в растворе остается 0,02—0,03% В203. Это поз­воляет использовать аниониты для регенерации борной кислоты из растворов, не содержащих солей, когда невозможно осуществить осаждение при помощи СаО и MgO. Регенерацию анионита лучше всего производить водой или 5% раствором NaOH.

По отношению к бору наибольшей селективностью обладают гидроксилсодержащие иониты (ПВГ, АВ-17, АВ-27, ЭДЭ-10, ЭДЭ-10П). Ионы тетрабората поглощаются с наибольшей актив­ностью при рН 7,5—9,5. Максимальная степень поглощения бора в форме комплексных ионов (из растворов, содержащих компо­ненты, необходимые для комплексообразования) достигается при рН 2—3,5 ,86-

Взаимодействие Н3В03 с анионитами протекает очень медлен­но— в отличие от сильных кислот, поглощающихся в течение не­скольких минут, для достижения равновесия при поглощении бор­ной кислоты требуется 5—7 суток. Проблемой большой важности является синтез новых ионообменных смол, пригодных для погло­щения В203 из солевых растворов.