四硼酸钠（五水）的制备

概述

四硼酸钠(五水)，别名为五水硼砂，英文名称为Sodium tetraborate pentahydrate，英文别名为borax pentahydrate; Solubor，分子量为 291.29，相对密度为1.815 g/cm³，熔点75℃，分子式为Na₂B₄O₇5(H₂O)。四硼酸钠（五水）是一种化学物质，外观形状为白色结晶粉末。易溶于热水、甘油，微溶于乙醇、四氯化碳。水溶液呈碱性。加热至120℃时完全失去结晶水。

由十水四硼酸钠溶液，控制投料温度高于70℃，结晶温度高于60℃重结晶，过滤，于120℃以下干燥制得。亦可由天然硼矿用热水溶解，过滤分离、冷却结晶并控制结晶温度高于60℃，用浓度为25％的母液洗涤制得。在干燥空气中稳定，但在潮湿条件下缓慢吸收空气中的水分而变成十水硼砂。具有杀菌、消毒、助熔及高温黏着性能。化学性质与十水四硼酸钠相似。

用于制造特种玻璃。在采矿、冶金中用作抗冻剂及抗凝剂。还用作电镀液的添加剂，有色金属及特种合金的助溶剂。可以用作硼化合物的原料、除草剂，也用于彩色玻璃、搪瓷、土壤消毒等。

无水硼砂是制造高级玻璃，釉面砖的原料之一，广泛用于玻璃、搪瓷、国防、农业等各个领域。近些年来，随着我国经济的发展，市场对高档玻璃、陶瓷用品的需求增加，因而产品市场前景广阔。

制备方法^[1]

方法一是采用多功能反应器生产五水硼砂，集配料、溶解、蒸发、结晶、干燥于一体，具有流程短，操作简便，产品纯度高，质量稳定等特点。而且经过多年的生产证明，技术成熟可靠，产品质量稳定。

具体生产工艺为将十水硼砂（Na₂B₄O₇•10H₂O）与自来水按23:1（质量比）投入反应罐中，然后在夹套内通入压力为0.2Mpa以上的蒸汽加热，当温度升到100℃以上时，保持5min，然后开真空泵进行减压浓缩，同时打开冷凝器冷凝水阀门，使蒸发出的水蒸气冷凝为液态水，进入冷凝水收集罐。在刚开始浓缩时，罐内真空度保持在0,04-0.05Mpa为好，温度控制在80℃以上。随着罐内溶液浓度逐渐增大，应加大真空度（0.06MPa）。

等反应罐内的水分抽干后，仍继续抽真空2h，并保持罐内温度不低于70℃。当通过视镜观察到反应罐内物料流动性好，无成团翻滚现象，料面平整、平缓时，反应结束 。关闭真空泵 和冷凝水阀，然后 打开反应罐放空阀，罐底放料阀开始向料车内放料。等料车内物料温度降至常温后，筛分包装。合格的物料外观为白色易流动晶体颗粒。本工艺的转化率为 100%，成品率（粒径小于2.36mm） 为99%以上，产生的少量交大的结晶块，返回反应罐用于下次反应。副产的冷凝水循环使用，多余的可用于锅炉房用水。工艺流程简图见图1。

方法二溶解结晶法，传统的五水硼砂生产工艺为溶解结晶法，在溶解结晶器内，用水或来自系统的一次母液(控制温度不低于70℃)将十水硼砂溶解，加料时调整蒸汽压力，严格控制物料溶液温度不低于65℃；料加完后，在此温度下继续维持10 min。将结晶析出的五水硼砂离心分离脱去母液，湿晶再经气流干燥(＜120℃)后，制得五水硼砂成品。

Na₂B₄O₇•10H₂O→Na₂B₄O₇•5H₂O+5H₂O

这种方法工艺流程较长，操作较复杂，而且生产出的产品晶体小，外观差，产品质量不稳定。而母液中含有大量硼砂始终循环套用不可以完全转化为产品。

溶解结晶法流程简图如下图2所示

从图2与图1的对比可以看出，与传统的溶解结晶法相比，图1的工艺流程短，配料，溶解，蒸发，结晶，干燥都在 多功能反应器内一步完成，比溶解结晶法减少4台设备，这样不仅省工省时，而且减少了各个单元操作衔接过程中出现的人为 污染，经过图1工艺生产出的五水硼砂晶体颗粒大，有光泽 ，流动性非常好。而传统的溶解结晶法生产出的五水硼砂晶体颗粒小，无光泽，而且五水硼砂含量比图1工艺生产的五水硼砂低。溶解结晶法由于母液中含有大量硼砂循环使用 ，所以单程 收率低，而工艺单程收率为99%以上。

五水硼砂企业标准

图1生产工艺生产的产品质量稳定，合格率高 ，经过 实践，用本工艺生产的五水硼砂完全能够达到表1的企业标准。

生产用途

1. 在玻璃工业中用于制造光学玻璃和耐热耐腐蚀玻璃。用于制造特种玻璃。

2.在采矿、冶金中用作抗冻剂及抗凝剂。还用作电镀液的添加剂，有色金属及特种合金的助溶剂。

3.用作于除草剂和土壤杀菌剂。

4.在搪瓷工业中用作釉料，涂于金属表面，坚固耐用。在陶瓷工业中用于制造釉料，效果良好。

5.在有色金属工业中用作电解质的添加剂和有色金属的熔接剂。

6.在化妆品中用作水的软化剂。

7.用于防腐、防锈的阻化剂及其他硼化合物的制造等。

参考文献

[1]王向东. 五水硼砂生产新工艺[J]. 山东化工, 2005, 34(1):72-72.