一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于真空金属热还原炼镁技术领域，具体涉及一种以硼镁石为原料利用真 空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法。
【背景技术】
[0002] 硼镁石是一种主要成分为硼酸镁的含镁和硼的矿物，目前硼镁石的利用主要是通 过碳碱法生产硼砂，该方法在浸出过程中硼的回收率较低，且只能将硼镁石中的硼加以利 用，而大量镁进入渣（即硼泥）中，生产硼砂过程中产生大量的硼泥，目前硼泥尚未得到有 效利用，只能堆积处理，对生态环境造成严重破坏。
[0003] 硼化钙（CaB6)的用途十分广泛，被大量应用于核工业、航空航天、耐火材料和冶金 等多种方面。但是由于其生产方法繁杂，生产成本高昂，限制了其被进一步广泛使用，同时 也导致了生产硼化钙的厂家比较少。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼 化钙的方法，该方法能够使硼镁石得到高度地综合利用，不仅可以获得良好的经济效益，而 且可实现清洁生产。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法，包括以下步 骤：
[0007] 1)真空热还原提取金属镁
[0008] 按质量比为1: (0~3. 5)将硼镁石和石灰石混合，然后破碎、研磨，将磨细后的原 料制成团块，然后将团块在700~1100°C煅烧20~120min ;将煅烧过的团块粉碎后与还原 剂按质量比为1: (0.01~1)混合均匀，然后再次制成团块，再在低于80Pa的压力及900~ 1300°C的温度下真空热还原20~300min，生成气态金属镁和渣块，气态金属镁经冷凝结晶 得到固态金属镁；
[0009] 2)从渣块的浸出液中分离得到Al (OH) 3
[0010] 将步骤1)得到的渣块研磨后放入碱溶液中浸泡，使渣块中的Al2O3以NaAl (OH) 4的 形式浸出于碱溶液中，且渣块中的CaO以0&〇)3的形式形成沉淀，然后过滤分离，得到浸出 液和泥渣；再对浸出液中的NaAl (OH) 4进行晶种种分分解或碳分分解，得到Al (OH) 3;
[0011] 3)从泥渣中分离得到硼化钙
[0012] 将步骤2)得到的泥渣用盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO3，然后过滤分离，滤饼即为 硼化钙，滤液经冷凝得到CaCl 2晶体。
[0013] 所述的硼镁石中MgO的质量分数大于30%，SiOdA质量分数小于10%。
[0014] 所述步骤1)中将硼镁石和石灰石混合后研磨至粒径小于0. 2_ ;
[0015] 所述步骤1)中将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0. 2mm ;
[0016] 所述步骤1)中还原剂的粒径小于0. 2mm ;
[0017] 所述步骤2)中将澄块研磨至粒径小于0. 2mm。
[0018] 所述的还原剂为铝粉或铝镁合金粉。
[0019] 所述步骤2)中渣块与碱溶液的液固比为50~1000g/L，碱溶液为Na2COg NaOH 的混合液或80~200g/L的Na2CO3溶液，其中混合液中Na 20)3的浓度为80~200g/L，NaOH 的浓度为0.01~l〇g/L。
[0020] 所述步骤2)中的浸泡时间为20~300min，碱溶液的温度为50~300°C。
[0021] 所述步骤2)中的晶种种分分解具体为：将浸出液倒入晶种分解容器中，按种子比 为0. 5~4加入Al (OH) 3晶种，在室温至90°C的温度及常压条件下进行晶种种分分解，分解 时间为10~96h，使NaAl (OH) 4分解成Al (OH) 3和Na (OH)，然后过滤分离即得到Al (OH) 3。
[0022] 所述步骤2)中的碳分分解具体为：在室温至95°C的温度及常压条件下，向浸出液 中通入气体进行碳分分解，使NaAl (OH) 4分解生成Al (OH) 3和Na 2C03，分解时间为1~10h， 然后过滤分离即得到Al (OH) 3;其中通入的气体体积为浸出液体积的5~100%，通入的气 体中CO2的体积分数为10~80%。
[0023] 将步骤2)得到的Al (OH) 3在800°C~1000°C下煅烧，使Al (OH) 3脱水，得到Al 203。
[0024] 所述步骤3)中盐酸的浓度为0. 5~5mol/L。
[0025] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：
[0026] 本发明提供的以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法，以 硼镁石和石灰石为原料，先通过真空热还原分离出金属镁，然后剩下的渣块用碱液浸泡后 进行晶种种分分解或碳分分解，将其中的Al以Al (OH) 3的形式分离出来，再用盐酸浸洗剩 下的泥渣、过滤，最终得到的滤饼即为硼化钙，滤液经冷凝得到CaCl 2晶体。该方法能够在得 到金属镁这种主产品的同时还得到硼化钙、Al (0H)#P CaCl 2这三种副产品，其中镁的还原 率达到90%以上，CaB6的纯度高于95%，Al(OH) 3的纯度和白度等指标高于拜尔法得到的 Al (OH)3的相应指标，CaCl2的纯度高于90%。该方法能够使硼镁石得到高度地综合利用， 不仅可以获得巨大的经济效益，而且可实现清洁生产、无污染物排放，具有巨大的应用空间 和良好的应用前景。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明的整体流程图；
[0028] 图2为真空热还原提取金属镁的工艺流程图；
[0029] 图3为种分分离氢氧化铝并得到硼化钙的工艺流程图；
[0030] 图4为碳分分离氢氧化铝并得到硼化钙的工艺流程图；
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0032] 本发明提供了一种以低硅高镁硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁同时 副产氧化铝、硼化钙和氯化钙的方法。如图1所示，本发明以硼镁石和石灰石为原料，采用 铝粉或镁铝合金粉为还原剂，经煅烧后通过真空热还原工艺，可得到金属镁和高铝高硼的 渣块，渣块经磨细后用碱液浸出其中的氧化铝得到Al(OH)3^Jlj余的泥渣再用稀盐酸浸出、 过滤，最后剩下的滤渣即为CaB6，滤液经冷凝得到CaCl2。通过这种方法使硼镁石得到了高 度地综合利用，不仅可以获得很好的经济效益，而且可实现清洁生产。
[0033] 本发明的技术方案大体上可分为三步，第一步是对硼镁石进行真空热还原提取金 属镁副产低镁高硼的渣块，其工艺流程如图2所示；第二步是对热还原后所产生的渣块用 碱液浸出，并对浸出液采用种分或碳分的方法得到Al (OH) 3，第三步是将第二步剩余的泥渣 再用稀盐酸浸出、过滤，滤渣即为硼化钙，滤液经冷凝得到CaCl2。图3为采用种分分离法时 的第二步和第三步的工艺流程图，图4为采用碳分分离法时的第二步和第三步的工艺流程 图。
[0034] 本发明提供的以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法具 体包括以下步骤：
[0035] 1)真空热还原提取金属镁
[0036] 采用低硅高镁的天然硼镁石或者经浮选脱硅后的低硅高镁硼镁石，其中 Mg0>30wt%，Si02〈10wt%。同时石灰石为低硅的天然石灰石，也可以为其它化工部门副产 的纯度较高的人工合成CaCO 3。以低硅硼镁石和石灰石为原料进行配料，在配料时要根据 低硅硼镁石中Mg0、B20 3、Si02、Al203和CaO的化学组成配入石灰石，每1吨硼镁石配入0~ 3. 5吨石灰石。将配好的硼镁石和石灰石破碎后放入磨细装置中进行磨细，磨细至粒径小 于0. 2mm。将磨细后的原料制成团块，然后将制成的团块放入炉中煅烧，煅烧温度为700~ 1100°C，煅烧时间为20~120min。
[0037] 将煅烧后的团块粉碎至粒径小于0. 2_，然后与粒径小于0. 2mm的还原剂混合均 匀，然后再次制成团块，其中还原剂的配入量应适当过量，每1吨硼镁石配0. 01~1吨还原 剂。其中还原剂为工业铝粉或工业铝镁合金粉，也可以为由回收的铝或铝镁合金制备而成 的粉料。将