硼酸鈉存在三種形式的形式的化合物，分別是四硼酸鈉、十水鹽硼酸鈉、五水鹽硼酸鈉。四硼酸鈉為無色粉末。相對分子質量201.22。相對密度2.367。熔點741℃。沸點 1575℃(分解)。在水中的溶解度： 1.3(0℃)、20.3 (60℃)。水溶液呈弱鹼性。也溶於甘油。有明顯的呈綠色的焰色反應。水溶液中加入鹽酸時，和硼酸一樣有薑黃反應。 十水鹽硼酸鈉為無色單斜晶系柱狀結晶，易風化。相對分子質量381.37。相對密度1.73。加熱至60℃ 時脫去五分子水，變為五水物。加熱至 380～400℃時失去結晶水，成為無水物。在 878℃時熔化成玻璃狀。熔融時，由於分子中有過量的氧化硼，可熔解許多金屬氧化物。溶於水，溶解度： 10℃時1.6、20℃時2.5、25℃時 3.2、30℃時3.9、40℃時6.4、50℃時10.5、60℃時 17.4、80℃時24.3、100℃時39.1。不溶於乙醇，溶 於甘油。水溶液呈弱鹼性;本品與其金屬氧化物的熔融物，因金屬不同，而呈不同的顏色，此一特徵顏色，可用來檢驗金屬離子，這種方法稱為硼砂珠試驗。例如：B4O72-+H2O?HB4O7-+OH- Na2B4O7+Co→NaBO2·Co(BO2)2 生成物NaBO2·Co(BO2)2為藍色。由於其熔融金屬氧化物能力強，常用來在焊接時去除焊接件的表面氧化物。大鼠經口LD505660mg/kg。 五水鹽硼酸鈉為無色立方或六方晶系晶體。相對分子質量291.30。相對密度1.815。加熱至120℃時開始脫水。有吸濕性，在空氣中可吸收水分而成為十水合物。易溶於水。
基本介紹
- 中文名：硼酸鈉
- 外文名：Borax, Sodium Borate
- 別名：硼砂、月石粉
- 分子式：Na2B4O7·10H2O
- 分子量：381.36
基本信息,物化性質,安全信息,生產方法,用途,硼礦化學加工,
基本信息
中文名稱：硼砂
中文別名：四硼酸鈉,十水合物；四硼酸鈉,十水；四硼酸鈉；四硼酸鈉(十水)；
英文名稱：borax
英文別名：Sodium tetraborate decahydrate;neobor;BoraxAr;disodium tetraborate decahydrate;BoraxBp;
CAS號：1303-96-4
分子式：B4H20Na2O17
分子量：381.37200
精確質量：382.08700
PSA：184.57000
物化性質
外觀與性狀：無色至灰色-白色晶體或粉末
密度：1.73g/mLat 25°C(lit.)
熔點：75 °C
沸點：320°C
水溶解性：60 G/L (20 ºC)
穩定性：Stable at room temperature in closed containers under normal storage and handling conditions.
儲存條件：庫房通風低溫乾燥
安全信息
符號：GHS08
信號詞：危險
危害聲明：H360FD
警示性聲明：P201; P280; P308 + P313
包裝等級：II
危險類別：3
海關編碼：28401990
危險品運輸編碼：UN 1458
WGK Germany：1
危險類別碼：R62
安全說明：S22; S24/25; S36/37
RTECS號：VZ2275000
危險品標誌：Xn
生產方法
碳鹼法 將預處理的硼礦粉與碳酸鈉溶液混合，在碳解器內進行反應，加入碳酸鈉的量為理論量的105%～110%。碳解器是夾套加熱，反應壓力控制在0.5～0.6 Mpa、溫度130～135℃，反應時間13～15 h，二氧化碳濃度為25%～30%，可直接使用經淨化後的窯氣。碳解後的料漿經過濾除去殘渣，逆流洗滌，所得清溶液經濃縮(如果經逆流洗滌溶液濃度達到要求則不用濃縮)，冷卻結晶、離心分離、乾燥，製得硼砂成品。
用途
主要用於玻璃和搪瓷行業。在玻璃中，可增強紫外線的透射率，提高玻璃的透明度及耐熱性能。在搪瓷製品中，可使瓷釉不易脫落而使其具有光澤。在特種光學玻璃、硼砂玻璃纖維、有色金屬的焊接劑、珠寶的粘結劑、印染、洗滌(絲和毛織品等)、金的精製、化妝品、農藥、肥料、硼砂皂、防腐劑、防凍劑和醫學用消毒劑等方面也有廣泛的套用。硼砂是製取含硼化合物的基本原料，幾乎所有的含硼化物都可經硼砂來製得。它們在冶金、鋼鐵、機械、軍工、刀具、造紙、電子管、化工及紡織等部門中都有著重要而廣泛的用途。在人醫上,硼砂用於皮膚黏膜的消毒防腐、足癬、牙髓炎、黴菌性陰道炎、宮頸糜爛、褥瘡、痤瘡、外耳道濕疹、皰疹病毒性皮膚病、癲癇的治療，近年來還用於腫瘤的治療。在動物醫學上,硼砂用於雞喉氣管炎、山羊傳染性膿皰病、豬支原體肺炎、牛慢性黏液性子宮內膜炎的治療，作為飼料添加劑也備受人們的關注。
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。 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。
硼礦化學加工
硼礦化學加工加工方法
硼礦化學加工
硼礦化學加工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。
硼礦化學加工
硼礦化學加工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。
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
硼礦化學加工
硼礦化學加工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。
