活化硼鎂鐵礦的方法
2023-05-13 16:53:01 2
專利名稱：：活化硼鎂鐵礦的方法
技術領域：
：本發明涉及無機化工領域用硼鐵礦製造硼酸鈉鹽的技術。
背景技術：
：硼鎂鐵礦(Ludwigite)化學式為((Mg，Fe)2Fe(B03)02〕，視Mg對Fe的取代程度，8203含量在13.48%17.83%範圍。由於其反應活性差，甚至被認為沒有反應活性，長期被當作"呆礦"處理。上世紀90年代起，個別硼砂廠開始試用翁泉溝礦區的硼鐵礦來生產硼砂，選擇含B203高的硼鐵礦，用活化硼鎂石的方法，早期硼鐵礦的反應活性可以達到85%，甚至90%。近年來，隨著富礦資源減少，同樣的活化焙燒技術，硼鐵礦的活性不斷下降，有的硼鐵礦其活性甚至低於60%。其原因在於翁泉溝礦區的硼鐵礦，原生的硼鎂石很少，絕大多數是由硼鎂鐵礦受地質熱液作用分解而得。因此該地區的硼鐵礦，既含有硼鎂石，又含有硼鎂鐵礦，只是不同地段二者相對含量不同，沿用硼鎂石活化的方法，對於含硼鎂鐵礦多者，顯然不能達到活化要求。為了提高硼鎂鐵礦的反應活性，唐中凡等人(ZL87107508.3)曾提出將硼鎂鐵礦與鹽碳焙燒劑一起，在溫度>850匸焙燒2小時以上，然後將物料再磨細，用H3B0fMgS03飽和母液調成料漿，攪拌下用S02來分解礦石物料，浮選分離，製取硼酸，所用焙燒劑為鹼金屬氯化物或硫酸鹽與碳的混合物，鹽與碳的比例為l:11:2，用量為礦石量的1020%,S02分解後硼的總收率80%以上，他們例舉了此法用於湖南常寧七裡坪含BA7.82《的硼鎂鐵礦的情況。冀春霖，張顯鵬等人(CN87101578A)提出了一種以硼鐵礦石，焦炭和純鹼為原料製取硼砂，副產鐵的方法。該方法是先將硼鐵礦在70085(TC氧化氣氛下燒去硫和磷，游離水及結晶水，焙燒後的礦石按100:1015與焦炭混合，裝入電爐，於14501500'C將礦石中的鐵氧化物還原成鐵，焙融態下鐵水與富硼渣分離，鐵水冷卻後即得到工業生鐵，渣再次用電爐加熱，(1550土5(TC)，熔融，噴入純鹼使富硼渣鈉化，生成鈉的硼酸鹽，冷卻，粉碎磨細到200目，加壓，於15016(TC用水浸取，重複浸取兩次，硼浸出率8090%，浸出液經蒸發，濃縮，冷卻即結晶出硼砂。該專利對硼鐵礦的要求如下表tableseeoriginaldocumentpage4此法實現了硼鐵分離，但所用礦石中若TFe《35W，與傳統高爐煉鐵所用鐵礦的TFe含量(TFe》57%)相比，能耗與經濟性能尚需考察。趙慶傑等人(東北大學學報No.6，1996)提出將翁泉溝硼鐵礦先進行磁重分選，選出含硼鐵精礦(TFe55.86%，B2035.24%)在1050°C以無煙煤直接還原，熔化實現硼鐵分離，含BA20%的富硼渣活性高可制硼砂；選出的含鐵硼精礦(TFe5.67%B20313.13%)經70085(TC活化焙燒13小時，活性可達90%，不過該研究中所用硼鐵礦含硼鎂鐵礦僅1.87%，硼鎂石達21.66%。
發明內容本發明的目的是把很難利用的硼鎂鐵礦，通過活化的方法，變成可用的硼酸鈉鹽，擴大了製造硼化工產品的原料來源。本發明的技術方案是活化硼鎂鐵礦的方法是將粒度80~350目含BA78y。、TFe732W和Mg02244呢的硼鐵礦粉先與Na2C03反應，Na2C03的用量根據礦粉中BA的含量，按Na20:B203=0.62.0:1的重量比混勻後成為散料或壓製成型料，在750~1000°C，活化反應0.56.0小時，使硼鎂鐵礦中的BA轉變成水溶性硼酸鈉鹽，反應活性達到9096%;然後，將水溶性硼酸鈉鹽磨細至80160目，放入設有攪拌裝置的壓力反應器中，用硼泥洗水和部分清水，按液固化比為24:1,在100180。C浸取0.56.0小時，過濾，濾出的硼酸鈉鹽溶液，採用蒸濃、冷卻、結晶或碳酸化，製得偏硼酸鈉、硼砂或硼酸鈉鹽；濾餅的磁性比原礦增強了1090%。上述方法中所用的硼鎂鐵礦可以是選自硼鐵礦、選出鐵後的鐵硼精礦、未經焙燒的生礦或經過焙燒脫硫後的熟礦。本發明的原理是-2(Mg,Fe)2Fe(B03)02+Na2C03=2NaB02+FeA+2MgO+2FeO+C02t反應分解出來的MgO與蛇紋石在700'C左右分解出的Si02反應生成Mg2Si04，反應分解出的FeO與氧反應生成FeA或Fe304。反應固相產物還含有原礦中未參與反應的物質，或者在過程中轉變成的新物質，例如黒雲母在高溫下轉變成的磁鐵礦或鎂鐵礦與白石榴石。本發明所用的Na2C03可以是市售工業純鹼，也可以用芒硝、炭粉和石灰石的混合料，因為後者可依下式反應生成Na2C03;Na2S04+2C+CaC03=Na2C03+CaS+2C021上述方法中得到的濾餅可以用熱水洗除可溶性物質後，主要是磁鐵礦、橄欖石和赤鐵礦。其中磁鐵礦粉可用通常的磁選法分選出來，作為含硼鐵精粉出售。活化後的含硼物料，也可直接用作碳鹼法製造硼砂的原料，不用加入純鹼，直接進行碳解反應，按現有成熟的工藝操作，即可製造出硼砂。硼泥中的磁鐵礦成份較用硼鎂礦製造硼砂時多，可以採用通常磁選法選出含硼鐵精粉出售。本發明的優點與效果1、含有硼鎂鐵礦的硼鐵礦反應活性由低於60%提高到9096%;2、該方法得到的礦渣，磁性增強了1090%，提高了礦渣(硼泥)的利用價值。具體實施例方式實施例1所用硼鐵礦為翁泉溝某礦的原礦，礦物主要構成黑雲母、蛇紋石、磁鐵礦、硼鎂鐵礦和硼鎂石等，其中硼鎂鐵礦31.67%、硼鎂石8.06%。化學組成為B2038.34%Mg027.05%TFe28.71%,硼礦的反應活性(常壓鹼解法)39.33%,礦粉粒度180目(通過率95%)取上述礦粉30g，置於100ml坩堝中.按化20:8203=1.4:1配比，加入市售^20)35.3g混勻。置於高溫爐內，加熱至950'C，反應3小時。冷卻、取出。將反應料塊磨細至160目(通過率90%)後，全部轉入反應釜中，加入全部洗水，補加清水至80ml，密閉，啟動攪拌，升溫加熱至14(TC，浸取2小時，冷卻降溫至IOO'C以下，將料漿全部傾出過濾，用80。C熱水60ml洗滌濾渣。將濾渣烘乾後，稱量，濾渣重28.6g，測定濾餅中全部8203含量，得到BA濃度為0.53%，計算可得8203浸出率為93.94%,此浸出率視同反應活性，濾液中Na20/B203=1.02,PH=13.2取少量濾餅做X光衍射分析，主要物相為磁鐵礦，橄欖石和少量赤鐵礦，磁鐵礦的衍射強度較原礦增強了80%。以磁鐵試驗，磁性較原礦強。將礦渣置於硬紙上，用磁鐵在紙下移動，礦渣中磁性物料隨之移動可與其它礦渣分離開來。實施例2礦粉同實施例1取礦粉50g,按Na20:B203=1.3:1;加入8.3g%20)3混勻後，加入少量水潤溼，用壓片機壓成直徑10mm，高10mra圓柱體，將此圓柱體置於耐火託盤上，放入高溫爐中，加熱至900'C，反應4小時。降至5(TC,取出，將物料研細，粒度160目，(通過率90%)，用熱水浸取其中的偏硼酸鈉(過程同實施例l)，洗滌濾渣後，測得幹濾渣重49.3g，含B2030.55%,BA浸出率93.5%。濾液中Na20/B203=1.02，PH=13.1實施例3所用礦粉同實施例1取礦粉30g按Na20:B203=0.7:1配比，加入Na2C032.7g，混勻後，置於坩堝中，加熱至950°C，反應4小時，隨後按實施例1的方法用熱水浸取。測得濾渣中BA含量為1.2%,濾渣重29.Og，相應浸出率86.09%,濾液中Na20/B203=0.51,PH=9.2。實施例4所用硼鐵礦粉為翁泉溝某礦選出的含鐵硼精粉，化學分析為含B20311.98%，MgO39.05%，TFe8.97%，礦物分析含硼鎂石17.08%，硼鎂鐵礦31.09%，反應活性(常壓鹼解法)58.73%，礦粉粒度200目，通過率92%。取此含鐵硼精粉30g，按Na20:B203=1.5:l配比，稱取Na2C038.3g，二者混勻後，置於坩堝內，放入高溫爐中加熱至950'C，反應2.5小時，冷卻後，將物料磨細至160目(通過率90%)按實施例l的方式浸取，在14(TC浸取2小時，過濾，洗滌，烘乾後，濾渣重28.2g，含BA0.63呢，相應B203浸出率95.06%，濾液^20/B203=1.05，PH=13.3。實施例5所用硼鐵礦粉為翁泉溝某礦經焙燒脫硫後的熟礦粉，化學分析為BA8.82%，Mg028.59%,TFe30.35%，硼礦反應活性40.2%，礦粉粒度180目，(通過率95%)。取上述礦粉30g，稱取Na2C035.lg，在100ml坩堝中混勻後，放入高溫爐內在940'C反應2小時，其餘過程同實施例l，測得洗後幹礦渣重29.1克，含82030.51%，相應BA浸出率94.4y。，礦渣磁性微弱。濾液1^=13.2，Na20/B203=1.02。權利要求1、一種活化硼鎂鐵礦的方法，其特徵在於該方法是將粒度為80～350目含B2O37～18％、TFe7～32％和MgO22～44％的硼鐵礦粉先與Na2CO3反應，Na2CO3的用量根據礦粉中B2O3的含量，按Na2O∶B2O3＝0.6～2.0∶1的重量比混勻後成為散料或壓製成型料，在750～1000℃，活化反應0.5～6.0小時，使硼鎂鐵礦中的B2O3轉變成水溶性硼酸鈉鹽，反應活性達到90～96％；然後，將水溶性硼酸鈉鹽磨細至80～160目，放入設有攪拌裝置的壓力反應器中，用硼泥洗水和部分清水，按液固比為2～4∶1，在100～180℃浸取0.5～6.0小時，過濾，濾出的硼酸鈉鹽溶液，採用蒸濃、冷卻、結晶或碳酸化，製得偏硼酸鈉、硼砂或硼酸鈉鹽；濾餅的磁性比原礦增強了10～90％。2、按照權利要求1所述活化硼鎂鐵礦的方法，其特徵在於所述的硼鎂鐵礦是選自硼鐵礦、選鐵後的鐵硼精礦、未經焙燒的生礦或經焙燒脫硫的熟礦。全文摘要本發明提供了一種活化硼鎂鐵礦的方法，該方法是將粒度為80～350目含B2O37～18％，TFe7～32％和MgO22～44％的硼鐵礦粉先與Na2CO3按一定的比例混勻後，在高溫下活化反應，使硼鎂鐵礦中的B2O3轉變為水溶性硼酸鈉鹽，反應活性達90～96％；然後，將物料磨細後加水，加熱浸取，過濾出的硼酸鈉鹽溶液，經蒸濃、冷卻、結晶或碳酸化，可製得偏硼酸鈉、硼砂或硼酸鈉鹽；本發明的特點是含有硼鎂鐵礦的硼鐵礦反應活性可由低於60％提高到90～96％；得到濾餅的磁性比原礦增強了10～90％，提高了礦渣(硼泥)的利用價值。文檔編號C01B35/12GK101172613SQ200710157450公開日2008年5月7日申請日期2007年10月10日優先權日2007年10月10日發明者仲劍初,劉宏偉,胡德生申請人:大連理工大學