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| 硼酸鈉 | |
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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，易溶於水。硼砂有廣泛的用途，可用作清潔劑、化妝品、殺蟲劑，也可用於配置緩衝溶液和製取其他硼化合物等。硼砂常指四硼酸鈉的十水合物，即Na2B4O7.10H2O，但市售硼砂往往已經部分風化。
簡介
四硼酸鈉
英文名:Borax;SOdiumtetraborate;Sodiumborate
分子式:Na2B4O7·10H2O
分子量:381.36
性狀:硼砂系無色半透明晶體或白色結晶粉末。無臭，味咸。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。稍溶於冷水，較易溶於熱水，微溶於乙醇。水溶液呈鹼性反應。熔融時呈無色玻璃狀物質。
來源:主要採用碳鹼法工藝:將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製取。 加壓鹼解法工藝是用氫氧化鈉溶液加熱分解硼鎂礦 粉製取，亦可由天然硼砂礦直接製取。
規格:GB 537-84。 [2] 外觀:呈白色細小結晶體。
包裝:內襯塑料薄膜袋的塑料編織袋裝，每袋淨重為 50公斤。袋內，應附有質量證明書。包裝袋應塗剛牢固的標誌，內容包括:生產廠名稱、產品名稱、毛重、淨重、批號和商標。
用途:硼砂在工業上用於玻璃、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。硼礦加工是先製取硼砂和硼酸，由硼砂和硼酸可製造一系列硼化合物及元素硼。
硼礦化學加工
已知硼礦(見彩圖)有150多種,其中重要的有天然硼砂礦(Na2O·2B2O3·10H2O),主要產於美國、中國;硬硼鈣石(2CaO·3B2O3·10H2O),主要產於土耳其;硼鎂石(2MgO·B2O3·H2O),主要產於蘇聯、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年世界硼礦的開採量為2460kt，其中美國為1340kt，是世界最大的硼礦開採國，土耳其為700~750kt，居世界第二位。 工 硼礦化學加工的研究始於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製得了硼酸。1728年L.萊默里、1732年C.T.傑弗里分別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製得了元素硼。
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滷水中的硼酸礦，以天然硼砂礦為主。①天然硼砂礦的精製:將天然硼砂礦破碎,用水溶解、過濾、結晶、分離、乾燥即得五水硼砂和十水硼砂。目前產量最大的是美國。②鹽湖滷水中硼酸的提取:將含氧化硼約1%的滷水用萃取劑(多元醇在煤油中的溶液)進行萃取，用稀硫酸作反萃取劑，將硼酸從有機相中反萃出來，經蒸發、結晶、離心分離、乾燥即得硼酸成品。
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、鹼法及碳銨法。酸法適合於含硼高的富礦;鹼法既適合於富礦也適合於貧礦，由中國首先開發成功。硬硼鈣石的加工還可採用直接提純法，使氧化硼的含量富集到35%~45%，直接用於玻璃生產。
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。將粉碎至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、乾燥得硼酸產品。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，致使硼酸的收率低。為提高硼酸的收率，工業上採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，則硫酸法優於鹽酸法，用硫酸時能生成不溶性的硫酸鈣，易於分離，故硼酸收率高。
②鹼法 用燒鹼或純鹼分解，有加壓鹼解法、碳鹼法及多硼酸鈉法。加壓鹼解法收率高，反應時間短，但工藝流程長(圖2)。將塊狀硼礦石在窯內於600~800℃下煅燒脫水,經粉碎至120目，在混料罐內與過量鹼混合後送入帶有攪拌的鹼解器內，在140℃、4MPa下反應幾小時,經過濾、碳化、結晶、分離、乾燥得硼砂。含純鹼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
碳鹼法與加壓鹼解法不同之處，在於把鹼解與碳化合併於加壓釜中進行，純鹼也無需苛化即可循環使用。多硼酸鈉法的加鹼量低於理論量，因而生成多硼酸鈉，鹼耗較低，但不能直接得到硼砂。 硼礦化學加工
③碳銨法 與加壓鹼解法工藝過程相似，不同之處為用碳酸氫銨代替鹼。反應壓力與溫度有關，並隨反應的進行由高變低，開始時可達10MPa,得到的產物為硼酸銨，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。
產品用途
硼化合物的消費構成各國不同。美國主要用於製造玻璃、玻璃纖維、釉藥及有關工業中，用量約占美國國內消費量的一半;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)中最主要的產品，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)主要用於玻璃和搪瓷工業中，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,醫用消毒以及製革、造紙等方面也有應用。硼酸可改善玻璃製品的耐熱和透明性能，能提高機械強度，縮短熔融時間，主要用於製造無鹼玻璃、玻璃纖維。此外，還可作防腐消毒劑、熏蒸劑、皮革後處理劑等，也可用於製造防火材料、肥皂、硼鋼、陶瓷釉藥、染料、顏料。也可用於農業土地消毒與提高土地含硼量等。