專利名稱：核級硼酸的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種核級硼酸的制備方法，屬于核電站使用的陶瓷材料領域。
背景技術：
硼酸是一種多功能的重要無機化工基本原料，在國民經濟及工業生產發展中占有 重要的地位。高純硼酸用作高純試劑及生產各種高純硼酸鹽晶體的原料，是高科技領域應 用較廣的化工原料。在核工業中，硼-10同位素作為高效的熱中子吸收劑，是安全和控制系 統中必不可少的。特殊級(SQ)硼酸用于核工業，能夠部分代替同位素硼-10。對于一般壓水反應堆，考慮到成本問題，大都使用核級天然硼酸作為中子慢化劑、 捕集劑和冷卻劑，并且用量很大，核級硼酸的純度和雜質指標要求極高。盡管現有國內外硼 酸的生產方法依硼資源的不同而各不相同，但總的說來，還是以酸法為主，從目前世界上生 產硼酸的國家來說，主要有美國、土耳其、俄羅斯、意大利、日本、中國等國。其中以美國最為 領先。據報道(鄭學家，“遼寧化工” 2000(5)PP276-278)美國硼砂化學公司以天然硼砂為 原料，通過硫酸法制取硼酸，用蒸氣蒸餾方法，在500°C以上高溫條件下將酸解過濾液中的 硼酸蒸餾出來；又如土耳其的Eti Holdlmg As公司報道開發出一種通過濕化學的方法從 硼砂溶液中制備硼酸的工藝，利用該工藝制備的硼酸純度大于99. 6% (A. Mergen et. al, Advanced powder Technology. 14(3), 2003)。國內關于硼酸產品的研究開發起步稍晚，但近幾年發展神速，進步很大。例如化學 工業部長沙設計研究院研發一種用硼酸鐵礦酸法制取硼酸的工藝(CN1962440)，又如南京 金美鎵業有限公司推出的以優級純試劑為原料，采用離子交換和重結晶結合的方法制備出 純度高于99. 5%的高純硼酸(CN101412519)。鑒于壓水堆_回路冷卻劑中添加核級硼酸是調節反應堆安全進行的必備輔助 材料，從以上對現有背景技術的分析，至今國內外生產核級硼酸均采用酸處理方法，即使 CN101412519以優質純試劑為原料，采用化學與物理相結合的提純方法且指明產品僅是“高 純硼酸”未提及“可用于核反應堆”。鑒于以上的分析，本發明擬提供一種采用含量99%工業硼酸為原料，以物理精制 提純的方法生產含量> 99. 96%核級硼酸的制備方法。

發明內容
本發明的目的在于提供一種核級硼酸的制備方法。本發明的特征在于(i)以純度為99% (質量)的H3BO3的工業硼酸為原料；(ii)以物理精制提純的方法制備出H3BO3含量彡99. 95%的核級硼酸；(iii)在物理精制提純的制備過程中，將甩濾后的30%過濾料漿，通過回路進入 母液套用，再與投入原料一起攪拌重復套用10-12次，從而可以提高得益率97%以上。具體地說，本發明提供的核級硼酸的制備工藝流程如

圖1所示，循環套用的工藝 流程
(1)以99% (含量)的工業硼酸為原料；(2)加入一定比例的5-8兆級的電子級離子水，電子級離子水與工業硼酸的質量 比為(5-6) 1，最佳比為(5.0-5.2) 1 ；(3)將步驟2所配制的溶液進行加熱攪拌成懸浮液，攪拌時間約0. 5-2小時(具體 根據溶解程度而定)，溫度在80-90°C左右和轉速60-80次/分。(4)經步驟3經攪拌的懸浮液進行離心過濾，過濾溫度為80-90°C ；(5)過濾后的過濾液進行冷卻重結晶和脫水過濾；冷卻溫度低于40°C，約2-3小 時，根據結晶程度而定。(6)再加入5-8兆級的電子級離子水漂洗然后甩濾，甩濾的溫度為30-40°C ；(7)取甩濾后料30% (體積)的漿回流到步驟2配制的投入原料中進行母液套用， 重復上述步驟2-7，重復套用10-12次；(8)將步驟7留下的70%進入混合沉降槽，干燥獲得；依本發明提供的方法所制備的核級硼酸經核工業北京化工冶金研究院分析測試 中心檢測如表1所示，H3BO3含量為彡99. 95-99. 96%，1QB含量為19. 80-19. 92。表1檢測結果匯總
權利要求
一種核級硼酸的制備方法，其特征在于(i)以質量百分數為99％的H3BO3的工業硼酸為原料；(ii)以物理精制提純的方法制備出H3BO3含量≥99.95％的核級硼酸；(iii)在物理精制提純的制備過程中，將甩濾后的30％過濾料漿，通過回路進入母液套用，再與投入原料一起攪拌重復套用10 12次，從而以提高得益率。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于工藝步驟是(1)以質量百分數為99%的工業硼酸為原料；(2)加入一定比例的5-8兆級的電子級離子水，所述的電子級離子水與工業硼酸的質 量比為(5-6) 1 ；(3)將步驟2所配制的溶液進行加熱攪拌成懸浮液，攪拌時間為0.5-2小時，溫度控制 在 80-90 0C ；(4)經步驟3經攪拌的懸浮液進行離心過濾，過濾溫度為80-90°C；(5)過濾后的過濾液進行冷卻重結晶和脫水過濾；冷卻溫度低于40°C；(6)再加入5-8兆級的電子級離子水漂洗然后甩濾，甩濾的溫度為30-40°C；(7)取甩濾后體積百分數為30%料漿加入到步驟2配制的投入原料中進行母液套用， 重復上述步驟2-7，重復套用10-12次；(8)將步驟7留下的70%進入混合沉降槽，干燥獲得核級硼酸。
3.按權利要求2所述的方法，其特征在于步驟2中所述的電子級離子水與工業硼酸的 質量比為(5.0-5.2) 1。
4.按權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述的電子級離子水為5-8兆級。
5.按權利要求2所述的方法，其特征在于步驟3中攪拌時的轉速為60-80次/分。
6.按權利要求2所述的方法，其特征在于步驟3中(i)攪拌時間為1小時；( )攪拌時的轉速為70轉/分。
7.按權利要求2所述的方法，其特征在于步驟5所述的冷卻溫度低于40°C，重結晶時 間為2-3小時。
8.按權利要求2所述的方法，其特征在于步驟2和步驟6中所述的電子級離子水電阻 率為 5ΜΩ · CM。
9.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于母液重復套用12次。
全文摘要
本發明涉及一種核級硼酸的制備方法，其特征在于(i)以質量百分數為99％的H3BO3的工業硼酸為原料；(ii)以物理精制提純的方法制備出H3BO3含量≥99.95％的核級硼酸；(iii)在物理精制提純的制備過程中，將甩濾后的30％過濾料漿，通過回路進入母液套用，再與投入原料一起攪拌重復套用10-12次，從而以提高得益率。本發明提供的產品符合清潔生產與友好環境，降低30％以上的原輔材料、離子水、節約能耗(電煤等)。產品由于物理精制提純，無三廢、開發的新產品工藝流程為關鍵，進行10-12次反復套用，產品經核工業部北京化學冶金研究院多次抽樣測試各項參數(15項)、含量與同位素均超過核電站規定的技術指標。
文檔編號C01B35/10GK101948118SQ20101050078
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者張昶, 張杲, 楊鼎文, 謝樹軍, 陸燮英 申請人:陸燮英