一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝的製作方法

2023-07-24 00:06:51 3

專利名稱：一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種提取並分離工藝，特別是涉及一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝。
背景技術：
我國目前能加工利用的硼資源只佔總儲量的10%，這與硼工業發展的需求存在日益突出的矛盾。而佔硼資源總儲量58%的遼寧低品位的硼鐵礦是我國硼工業的重要資源之一。硼鐵礦(B2037. 22%、TFe30.0%、Mg0M%)是一種不可再生的資源，因結構複雜、共生礦物多、加工難度大、用常規的分離方法分離困難和無成熟的加工工藝等因素，一直未能形成工業規模的開發利用，共生礦中鐵-硼-鎂的共提取，是具有中國資源特色的重要課題。目前對硼鐵礦的綜合利用工藝主要有以下幾種，但都存在不足之處
1.機械選礦
採用粗粒拋尾-階段選別工藝，可將品位低、不能直接作為硼化工原料的硼鐵礦 (B2037. 22%、TFe30. 0%,Mg024%)選分為硼精粉(B20312%、Mg024%、硼回收率 40%)和含硼鐵精粉(B2036. 0%、IFe50%、鐵回收率90%)，兩種產品硼回收率加在一起達87%。從研究結果看， 機械選礦方法不能實現鐵-硼徹底分離，尚有47%Β203賦存在含硼鐵精粉中。而含硼鐵精粉 B2O3品位只有6. 0%，仍然是低品位硼礦，滿足不了硼化工的需要。2.火法鐵硼分離技術
火法鐵硼分離技術可得到富硼渣(B20312%、Mg040%)和含硼生鐵出0.6士0.2%)，硼基本上不受損失，很好地解決了硼鐵礦中鐵資源的利用問題。但13m3高爐煉鐵擴大實驗結果表明，該工藝硼和鎂的提取利用率仍然不高。3.硼鐵礦溼法分離技術
和火法工藝的分離次序相反，硼鐵礦溼法分離技術是先提硼，殘渣煉鐵。該法也分為兩類鹽酸浸取硼鐵礦，有機溶劑萃取提硼；硫酸浸取硼鐵礦，鹽析結晶一水硫酸鎂。溼法分離工藝由於礦石的品位低，相對耗酸量大，故只適宜於加工化03含量在10%以上的礦，由於已發現的硼鐵礦品位差別較大，且多為含硼品位低的礦，因此制約了溼法分離技術研究成果在硼工業上的推廣。

發明內容
本發明的目的是提供一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝。該工藝由三個技術作業組成硼鐵礦的高溫焙燒與硫酸浸出工藝、採用有機溶劑一元醇作用結晶分離鎂工藝、採用浸出液鐵粉還原和有機溶劑作用結晶硫酸鐵工藝，實現了提取並有效分離硼、 鐵和鎂元素的目的。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，該工藝由三個技術作業組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；採用添加有機溶劑作用結晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價鐵鐵粉還原和有機溶劑作用結晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在70(T80(TC溫度下焙燒，之後用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之後，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態MgSO4 · 7H20， 濾液經正三價鐵粉或鐵屑還原濃縮後，加入一元醇後再經過濾、冷卻結晶及烘乾得到固態 FeSO4-7H20,結晶液中含硼酸。所述的一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，所述的硼鐵礦焙燒過程中將其中磁鐵礦轉化為赤鐵礦。所述的一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，所述有機溶劑採用一元醇， 循環利用。本發明的優點與效果是
1.本發明是從硼鐵礦中提取並有效分離硼、鐵和鎂元素，合三為一的工藝方法。與現有技術相比，本發明具有加工方法獨特，硼、鐵和鎂共提取率高，生產工藝簡單，流程短，設備投資省，原料消耗少，不產生廢液的排放，易於工業化生產等特點；
2.本發明根據無機鹽在有機溶劑中的溶解性不同，在有機溶劑作用下的分步結晶，產品為硫酸鎂和硫酸亞鐵，可實現礦中主要成分的初步分離。3.本發明由酸浸-有機溶劑作用結晶法製得產品硫酸鎂和硫酸亞鐵，產品硫酸亞鐵是製備高附加值鐵質產品的原料，具有經濟價值高，用途廣等特點，產品硫酸鎂不需除雜可直接用於生產價值較高的一水硫酸鎂。4.本發明結晶過程中使用的有機溶劑可循環利用，有利於降低生產成本，減少環境汙染。5.本發明不但可以提取並分離硼鐵礦中的鐵、鎂元素，而且還可使硼鐵礦中的硼、矽元素富集，並根據產物物理化學性質的不同得以分離，真正的做到了資源的綜合利用；
6.本工藝使硼鐵礦中的硼以硼酸的形式富集在結晶液中，可應用結晶法製備固體硼酸。7.本發明適用於從各種含鐵、鎂的礦物以及工業廢渣中提取並分離硼、鐵和鎂元素，使含硼量高低不同的各種硼礦具備了開採價值，避免資源浪費。
具體實施例方式下面對本發明進行詳細說明。本發明硼鐵礦經高溫焙燒將礦中的磁鐵礦轉化為赤鐵礦，用硫酸浸出硼鐵礦，固液分離後，酸浸液在一元醇作用下結晶提取硫酸鎂，再次固液分離的溶液經還原後在一元醇作用下結晶製備硫酸亞鐵，硼酸主要富集在結晶液中。其工藝流程為將硼鐵礦高溫70(T80(TC焙燒，用濃硫酸浸出硼鐵礦，硫酸浸，濃縮，加入一元醇靜置後過濾，濾液經正3價鐵粉或鐵屑還原濃縮後，加入一元醇後再經過濾、冷卻結晶及烘乾，可得到固態 MgSO4 · 7H20 和 i^eS04*7H20 以及硼酸溶液。實施例1
硼鐵礦主要化學成份(% ) =B2O3 7. 22%、TFe :30. 0%、MgO 24% 這是低品位的硼鐵礦，硼含量較低，鐵含量較高，所以鐵的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響，反應要控制還原劑的量將三價鐵還原為2價，以實現固相產物的分離。
製備過程為把硼鐵礦放入馬福爐中高溫(800°C )加熱2.證，準確稱取5. OOg煅燒過的硼鐵礦，加入15mL蒸餾水，5mL98%的濃硫酸，置於80°C恆溫水浴中加熱攪拌lh。熱抽濾後，濾液置於加熱爐上至20mL，冷卻後加入20mL無水乙醇，攪拌後放入冰水混合溶液中lh，抽濾，將濾液放在加熱爐上至沸騰，揮發出大量的乙醇並回收，再加入0. 5g鐵絲還原 !^3+後，立即用流水冷卻，加入20mL無水乙醇，放在冰水混合溶液中30min，抽濾，濾餅置於 55°C烘箱內lh，便可得到FeS04*7H20，結晶率為90.0%%。濾液蒸發回收乙醇後主要成分為硼酸。實施例2
硼鐵礦主要化學成份(％) :TFe :22. 91 ； B2O3 :7. 55 ；MgO :30. 91 ；SiO2 :18. 29 ；CaO 0. 72。這是低品位的硼鐵礦，硼含量較低，鎂含量較高，所以鎂的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響。將硼鐵礦在780°C氧化焙燒，硼鐵礦中的硼鎂石轉變遂安石，磁鐵礦轉變成赤鐵礦，礦物中的葉蛇紋石經焙燒將分解脫除結構水，晶體結構發生相變化，轉變成橄欖石礦物，焙燒引發比表面積增大，滿足硫酸浸取反應的需要。把硼鐵礦放入馬福爐中高溫(780°C)加熱2. 5h，稱取10. Og煅燒過的硼鐵礦， 加50%的硫酸50mL，置於80°C恆溫水浴中加熱攪拌lh。熱抽濾後，濾液置於加熱爐上至 40mL,冷卻後加入20mL無水乙醇，攪拌後放入10°C水浴中lh，抽濾，便可得到MgS04*7H20。 將濾液放在加熱爐上至沸騰，揮發出乙醇並回收，再加入0. Sg鐵絲還原!^3+後，立即用流水冷卻，加入30mL無水乙醇，常溫下靜止30min，抽濾，濾餅置於55°C烘箱內lh，便可得到 FeS04-7H20o結晶液蒸發並回收乙醇，硼酸富集在結晶液中。實施例3
硼鎂礦主要化學成份(％) : 10. 87%、TFe :6. 01%、MgO :37. 56%。這是低品位的硼鎂礦，硼含量較低，鎂含量較高，所以鎂的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響，主要礦石組成為硼鎂石相、白雲石相、石灰石相、蛇紋石相、磁鐵礦相。將硼鎂礦在780°C氧化焙燒，硼鎂礦中的硼鎂石轉變遂安石，磁鐵礦轉變成赤鐵礦，稱取10. Og焙燒過的硼鎂礦於三口瓶中，加入20%的硫酸，用量為理論量的85%，反應溫度為9(Tl00°C，反應時間IOOmin。其餘操作同實例2。
權利要求
1.一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，其特徵在於，該工藝由三個技術作業組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；採用添加有機溶劑作用結晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價鐵鐵粉還原和有機溶劑作用結晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在70(T80(TC溫度下焙燒，之後用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之後，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態 MgSO4 · 7H20，濾液經正三價鐵粉或鐵屑還原濃縮後，加入一元醇後再經過濾、冷卻結晶及烘乾得到固態FeS04*7H20，結晶液中含硼酸。
2.根據權利要求1所述的一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，其特徵在於， 所述的硼鐵礦焙燒過程中將其中磁鐵礦轉化為赤鐵礦。
3.根據權利要求1所述的一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，其特徵在於， 所述有機溶劑採用一元醇，循環利用。
全文摘要
一種從硼鐵礦中提取並分離硼-鐵-鎂的工藝，涉及一種硼、鐵和鎂元素的提取並分離工藝，該工藝由三個技術作業組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；採用添加有機溶劑作用結晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價鐵鐵粉還原和有機溶劑作用結晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在700～800℃溫度下焙燒，之後用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之後，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態MgSO4·7H2O，濾液經正三價鐵粉或鐵屑還原濃縮後，加入一元醇後再經過濾、冷卻結晶及烘乾得到固態FeSO4 7H2O，結晶液中含硼酸。本發明工藝實現了提取並有效分離硼、鐵和鎂元素的目的，適用於從各種含鐵、鎂的礦物以及工業廢渣中提取分離硼、鐵和鎂元素。
文檔編號C01B35/12GK102168172SQ20111006995
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者劉新峰, 張麗清, 袁本福 申請人:瀋陽化工大學