专利名称：一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提取并分离工艺，特别是涉及一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺。
背景技术：
我国目前能加工利用的硼资源只占总储量的10%，这与硼工业发展的需求存在日益突出的矛盾。而占硼资源总储量58%的辽宁低品位的硼铁矿是我国硼工业的重要资源之一。硼铁矿(B2037. 22%、TFe30.0%、Mg0M%)是一种不可再生的资源，因结构复杂、共生矿物多、加工难度大、用常规的分离方法分离困难和无成熟的加工工艺等因素，一直未能形成工业规模的开发利用，共生矿中铁-硼-镁的共提取，是具有中国资源特色的重要课题。目前对硼铁矿的综合利用工艺主要有以下几种，但都存在不足之处
1.机械选矿
采用粗粒抛尾-阶段选别工艺，可将品位低、不能直接作为硼化工原料的硼铁矿 (B2037. 22%、TFe30. 0%,Mg024%)选分为硼精粉(B20312%、Mg024%、硼回收率 40%)和含硼铁精粉(B2036. 0%、IFe50%、铁回收率90%)，两种产品硼回收率加在一起达87%。从研究结果看， 机械选矿方法不能实现铁-硼彻底分离，尚有47%Β203赋存在含硼铁精粉中。而含硼铁精粉 B2O3品位只有6. 0%，仍然是低品位硼矿，满足不了硼化工的需要。2.火法铁硼分离技术
火法铁硼分离技术可得到富硼渣(B20312%、Mg040%)和含硼生铁出0.6士0.2%)，硼基本上不受损失，很好地解决了硼铁矿中铁资源的利用问题。但13m3高炉炼铁扩大实验结果表明，该工艺硼和镁的提取利用率仍然不高。3.硼铁矿湿法分离技术
和火法工艺的分离次序相反，硼铁矿湿法分离技术是先提硼，残渣炼铁。该法也分为两类盐酸浸取硼铁矿，有机溶剂萃取提硼；硫酸浸取硼铁矿，盐析结晶一水硫酸镁。湿法分离工艺由于矿石的品位低，相对耗酸量大，故只适宜于加工化03含量在10%以上的矿，由于已发现的硼铁矿品位差别较大，且多为含硼品位低的矿，因此制约了湿法分离技术研究成果在硼工业上的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺。该工艺由三个技术作业组成硼铁矿的高温焙烧与硫酸浸出工艺、采用有机溶剂一元醇作用结晶分离镁工艺、采用浸出液铁粉还原和有机溶剂作用结晶硫酸铁工艺，实现了提取并有效分离硼、 铁和镁元素的目的。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，该工艺由三个技术作业组成硼铁矿高温焙烧硫酸浸出工艺；采用添加有机溶剂作用结晶镁盐工艺；酸浸液正三价铁铁粉还原和有机溶剂作用结晶工艺；该工艺流程为将硼铁矿在70(T80(TC温度下焙烧，之后用浓硫酸浸出硼铁矿，固液分离之后，在酸浸液中加入一元醇静置，过滤得固态MgSO4 · 7H20， 滤液经正三价铁粉或铁屑还原浓缩后，加入一元醇后再经过滤、冷却结晶及烘干得到固态 FeSO4-7H20,结晶液中含硼酸。所述的一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，所述的硼铁矿焙烧过程中将其中磁铁矿转化为赤铁矿。所述的一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，所述有机溶剂采用一元醇， 循环利用。本发明的优点与效果是
1.本发明是从硼铁矿中提取并有效分离硼、铁和镁元素，合三为一的工艺方法。与现有技术相比，本发明具有加工方法独特，硼、铁和镁共提取率高，生产工艺简单，流程短，设备投资省，原料消耗少，不产生废液的排放，易于工业化生产等特点；
2.本发明根据无机盐在有机溶剂中的溶解性不同，在有机溶剂作用下的分步结晶，产品为硫酸镁和硫酸亚铁，可实现矿中主要成分的初步分离。3.本发明由酸浸-有机溶剂作用结晶法制得产品硫酸镁和硫酸亚铁，产品硫酸亚铁是制备高附加值铁质产品的原料，具有经济价值高，用途广等特点，产品硫酸镁不需除杂可直接用于生产价值较高的一水硫酸镁。4.本发明结晶过程中使用的有机溶剂可循环利用，有利于降低生产成本，减少环境污染。5.本发明不但可以提取并分离硼铁矿中的铁、镁元素，而且还可使硼铁矿中的硼、硅元素富集，并根据产物物理化学性质的不同得以分离，真正的做到了资源的综合利用；
6.本工艺使硼铁矿中的硼以硼酸的形式富集在结晶液中，可应用结晶法制备固体硼酸。7.本发明适用于从各种含铁、镁的矿物以及工业废渣中提取并分离硼、铁和镁元素，使含硼量高低不同的各种硼矿具备了开采价值，避免资源浪费。
具体实施例方式下面对本发明进行详细说明。本发明硼铁矿经高温焙烧将矿中的磁铁矿转化为赤铁矿，用硫酸浸出硼铁矿，固液分离后，酸浸液在一元醇作用下结晶提取硫酸镁，再次固液分离的溶液经还原后在一元醇作用下结晶制备硫酸亚铁，硼酸主要富集在结晶液中。其工艺流程为将硼铁矿高温70(T80(TC焙烧，用浓硫酸浸出硼铁矿，硫酸浸，浓缩，加入一元醇静置后过滤，滤液经正3价铁粉或铁屑还原浓缩后，加入一元醇后再经过滤、冷却结晶及烘干，可得到固态 MgSO4 · 7H20 和 i^eS04*7H20 以及硼酸溶液。实施例1
硼铁矿主要化学成份(% ) =B2O3 7. 22%、TFe :30. 0%、MgO 24% 这是低品位的硼铁矿，硼含量较低，铁含量较高，所以铁的化合物的分离对其他化合物的分离有重要影响，反应要控制还原剂的量将三价铁还原为2价，以实现固相产物的分离。
制备过程为把硼铁矿放入马福炉中高温(800°C )加热2.证，准确称取5. OOg煅烧过的硼铁矿，加入15mL蒸馏水，5mL98%的浓硫酸，置于80°C恒温水浴中加热搅拌lh。热抽滤后，滤液置于加热炉上至20mL，冷却后加入20mL无水乙醇，搅拌后放入冰水混合溶液中lh，抽滤，将滤液放在加热炉上至沸腾，挥发出大量的乙醇并回收，再加入0. 5g铁丝还原 !^3+后，立即用流水冷却，加入20mL无水乙醇，放在冰水混合溶液中30min，抽滤，滤饼置于 55°C烘箱内lh，便可得到FeS04*7H20，结晶率为90.0%%。滤液蒸发回收乙醇后主要成分为硼酸。实施例2
硼铁矿主要化学成份(％) :TFe :22. 91 ； B2O3 :7. 55 ；MgO :30. 91 ；SiO2 :18. 29 ；CaO 0. 72。这是低品位的硼铁矿，硼含量较低，镁含量较高，所以镁的化合物的分离对其他化合物的分离有重要影响。将硼铁矿在780°C氧化焙烧，硼铁矿中的硼镁石转变遂安石，磁铁矿转变成赤铁矿，矿物中的叶蛇纹石经焙烧将分解脱除结构水，晶体结构发生相变化，转变成橄榄石矿物，焙烧引发比表面积增大，满足硫酸浸取反应的需要。把硼铁矿放入马福炉中高温(780°C)加热2. 5h，称取10. Og煅烧过的硼铁矿， 加50%的硫酸50mL，置于80°C恒温水浴中加热搅拌lh。热抽滤后，滤液置于加热炉上至 40mL,冷却后加入20mL无水乙醇，搅拌后放入10°C水浴中lh，抽滤，便可得到MgS04*7H20。 将滤液放在加热炉上至沸腾，挥发出乙醇并回收，再加入0. Sg铁丝还原!^3+后，立即用流水冷却，加入30mL无水乙醇，常温下静止30min，抽滤，滤饼置于55°C烘箱内lh，便可得到 FeS04-7H20o结晶液蒸发并回收乙醇，硼酸富集在结晶液中。实施例3
硼镁矿主要化学成份(％) : 10. 87%、TFe :6. 01%、MgO :37. 56%。这是低品位的硼镁矿，硼含量较低，镁含量较高，所以镁的化合物的分离对其他化合物的分离有重要影响，主要矿石组成为硼镁石相、白云石相、石灰石相、蛇纹石相、磁铁矿相。将硼镁矿在780°C氧化焙烧，硼镁矿中的硼镁石转变遂安石，磁铁矿转变成赤铁矿，称取10. Og焙烧过的硼镁矿于三口瓶中，加入20%的硫酸，用量为理论量的85%，反应温度为9(Tl00°C，反应时间IOOmin。其余操作同实例2。
权利要求
1.一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，其特征在于，该工艺由三个技术作业组成硼铁矿高温焙烧硫酸浸出工艺；采用添加有机溶剂作用结晶镁盐工艺；酸浸液正三价铁铁粉还原和有机溶剂作用结晶工艺；该工艺流程为将硼铁矿在70(T80(TC温度下焙烧，之后用浓硫酸浸出硼铁矿，固液分离之后，在酸浸液中加入一元醇静置，过滤得固态 MgSO4 · 7H20，滤液经正三价铁粉或铁屑还原浓缩后，加入一元醇后再经过滤、冷却结晶及烘干得到固态FeS04*7H20，结晶液中含硼酸。
2.根据权利要求1所述的一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，其特征在于， 所述的硼铁矿焙烧过程中将其中磁铁矿转化为赤铁矿。
3.根据权利要求1所述的一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，其特征在于， 所述有机溶剂采用一元醇，循环利用。
全文摘要
一种从硼铁矿中提取并分离硼-铁-镁的工艺，涉及一种硼、铁和镁元素的提取并分离工艺，该工艺由三个技术作业组成硼铁矿高温焙烧硫酸浸出工艺；采用添加有机溶剂作用结晶镁盐工艺；酸浸液正三价铁铁粉还原和有机溶剂作用结晶工艺；该工艺流程为将硼铁矿在700～800℃温度下焙烧，之后用浓硫酸浸出硼铁矿，固液分离之后，在酸浸液中加入一元醇静置，过滤得固态MgSO4·7H2O，滤液经正三价铁粉或铁屑还原浓缩后，加入一元醇后再经过滤、冷却结晶及烘干得到固态FeSO4 7H2O，结晶液中含硼酸。本发明工艺实现了提取并有效分离硼、铁和镁元素的目的，适用于从各种含铁、镁的矿物以及工业废渣中提取分离硼、铁和镁元素。
文档编号C01B35/12GK102168172SQ20111006995
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘新峰, 张丽清, 袁本福 申请人:沈阳化工大学