专利名称：一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硼砂加工中的工艺技术，尤其是用碳碱法加工硼镁铁石(硼铁石)生产硼砂母液的制备工艺。
背景技术：
目前国内硼砂生产多为碳碱法。多年来一直应用硼镁石来生产，近些年由于硼镁石资源的限制，逐渐趋向开发利用硼镁铁(硼铁)资源。但经多年大专院校、科研院所以及生产单位的研究，普遍认为该资源由于硼铁品位均不高，存在加工方面的困难。而且，按传统工艺加工硼镁铁(硼铁)石，得到的硼砂质量差、产率低、能耗高。因此，虽然我国拥有亚洲最大的硼镁铁(硼铁)石资源，但尚未有大批量开发利用。
在碳碱法加工硼镁石的生产中，由于硼镁石结构之原因，在其焙烧的过程中，矿石中微量硫份会充分挥发掉，因而产品中硫酸盐含量较低。偶有因焙烧结焦或石灰窑窑气含硫较高时，出现过母液中毒，甚至出现绿色硼砂，但只要生产控制好，基本不会出现。而碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石的生产中，情况就不一样了。兹举熟硼铁矿粉及硼砂母液中硫及硫酸盐测试数据见表1、表2。当硼镁铁矿粉，进入生产流程，在碳化分解的过程中，由于石灰窑窑气的变化，碳解温度及时间变化使大量的硫份以硫酸盐的形式溶于硼砂的溶液(大度水)中，使之处于过饱和状态，致使产品中硫含量超标，颗粒呈细面状，纯碱单耗过高，抑制碳化分解反应，硼的收率降低5％以上。不同矿种生产硼砂纯碱单耗如表3。
发明内容
1、发明目的本发明提供一种去除碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其目的在于解决现有的传统工艺加工硼镁铁(硼铁)石，得到的硼砂质量差、产率低、能耗高等方面存在的问题。
2、技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的
一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其特征在于在碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂过程中，在碳解后得到的料液中加入沉淀剂，将料液与沉淀物分离，得到的料液再回用于生产硼砂的工艺过程中。
以氧化钙、氢氧化钙、氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氧化铅中的一种或一种以上混合物作为沉淀剂。
在碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂过程中，可以在碳解后加入沉淀剂的料液包括料浆、浑大度水、清大度水、母液中的任意一种或最多四种料液。
加入的沉淀剂的使用量在一立方米料液中加入10公斤至100公斤，在温度为20～135℃，时间为10～60分钟的范围内进行反应。
3、优点及效果本发明是针对目前用碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液过程中的问题，用沉淀法除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中的硫酸盐，取得了降低纯碱单耗，改善碳解效率，提高硼收率等重大突破。
在碳化分解的石灰窑窑气中，除CO2、N2之外，常由于煅烧状况的变化，会产生如CO、H2S以及剩余的O2等。在其反应的过程中，会产生部分的氧化还原副反应，使Fe2+、Fe3+及S2-进入液相中。碱金属盐，尤其是硫酸盐和卤化物，具有形成复盐的能力。必须指出复盐的溶解度比相应的简单的碱金属盐一般说来要小得多。又通过实践发现如果使Fe3+硫酸盐在较小的PH条件下发生水解，由于酸度较大，所以不会发生Fe(OH)3的沉淀，这时在溶液中只存在一些聚合的Fe2(OH)24+、Fe2(OH)42+离子，这些离子能和SO42-结合，生成一种淡黄色的复盐晶体，其化学式为M2Fe6(SO4)4(OH)12，(M＝K+、Na+、NH4+)，俗称黄铁矾，如黄钠铁矾，Na2Fe6(SO4)4(OH)12。黄钠铁矾在水中的溶解度小，而且颗粒大，沉淀速度快。在碳减法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂的过程中，由于产生SO42-，加之在碳解过程中不断加入CO2，使溶液的PH值下降，呈酸性，致使复盐的产生，不仅消耗游离的Na2CO3，而且，还能消耗硼砂分子中的Na+。这样势必造成碱耗高、收率低、质量差。
为防止复盐的产生，除加强生产环节的有效控制外，须在硼砂母液中，加入沉淀剂如氧化钙(生石灰CaO)、氢氧化钙(熟石灰)以及碳酸钡、氧化钡、氢氧化钡、氧化铅等。用这种方法处理碳解后得到的料液，如料浆、清大度水、浑大度水和碳解后的母液，把母液中的硫酸盐除去，使之在碳解过程中，新生硫酸盐浓度不致过高，避免复盐的产生，以达到预期效果。
用本发明的工艺制得的硼砂母液具有如下特点(1)反应结晶颗粒大、易过滤；(2)碱浓度增加。
用本发明的工艺制得的硼砂具有如下特点(1)硼砂纯碱单耗下降；(2)硼总收率提高；(3)硼砂颗粒粗大；(4)每吨硼砂降低成本10％以上。
四
附图1为本发明的主要工艺流程图。
五具体实施例方式本发明是通过下述实例来实现的。
本发明主要是在碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂过程中，在处理碳解后得到的料液中加入沉淀剂，将料液与沉淀物分离，得到的母液在回用于生产硼砂的工艺过程中。以氧化钙、氢氧化钙、氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氧化铅中的一种或一种以上混合物作为沉淀剂。在碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂过程中，处理碳解后得到的料液包括料浆、浑大度水、清大度水、母液。加入沉淀剂的使用量为一立方米料液中加入10公斤至100公斤，加入量以将硫酸盐尽可能沉淀为目的，在温度为20～135℃、10～60分钟的范围内进行反应。
实施例1兹用生石灰(CaO)为例说明之。加一定比例的生石灰使母液中的SO42-生成CaSO4沉淀，再经过滤除渣，得清净母液用于碳解配料。如此循环，可达目的。工艺流程图参见图1。反应温度85℃，反应时间30分钟，碱含量增加10-20g/L，SO42-去除量8～18g/L。在不同的料液(如料浆浑大度水、清大度水、母液)加入沉淀剂的量不同，所得料液含碱量结果如表4。
实施例2也是采用生石灰(CaO)，加灰量(CaO)10g/300ml，在不同温度下试验，所得的测试结果见表5、表6。
实施例3采用以BaO为沉淀剂，反应温度50℃，反应时间30分钟，碱含量增加11-20g/L，SO42-去除量如表7所示。
同理，以氧化钙、氢氧化钙、氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氧化铅中的一种或一种以上混合物作为沉淀剂，反应条件如实施例1，所得的结果基本与实施例1所得的结果一致。
表1.熟硼粉分析数据
表2.硼砂料液中硫酸钠分析数据
表3.不同矿种生产硼砂纯碱单耗
表4.不同量的沉淀剂的试验结果
表5.试验料液的数据
表6.试验结果
表7以BaO为沉淀剂的实验结果
权利要求
1.一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其特征在于在碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂过程中，在碳解后得到的料液中加入沉淀剂，将料液与沉淀物分离，得到的料液再回用于生产硼砂的工艺过程中。
2.根据权利要求1所述的一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其特征在于以氧化钙、氢氧化钙、氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氧化铅中的一种或一种以上混合物作为沉淀剂。
3.根据权利要求1所述的一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其特征在于在碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂过程中，可以在碳解后加入沉淀剂的料液包括料浆、浑大度水、清大度水、母液中的任意一种或最多四种料液。
4.根据权利要求1所述的一种去除碳碱法加工硼镁铁石生产硼砂母液中硫酸盐的生产工艺，其特征在于加入的沉淀剂的使用量为一立方米料液中加入10公斤至100公斤，在温度为20～135℃，时间为10～60分钟的范围内进行反应。
全文摘要
本发明涉及一种硼砂加工中的工艺技术，尤其是用碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂母液中的制备工艺。其特征在于在碳碱法加工硼镁铁(硼铁)石生产硼砂过程中，在处理碳解后得到的料液中加入沉淀剂，将料液与沉淀物分离，得到的母液在回用于生产硼砂的工艺过程中。所用的沉淀剂如氧化钙、氢氧化钙、氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氧化铅等，处理碳解后料液(料浆、浑大度水、清大度水、母液)消除副反应(除硫)，加入的沉淀剂的使用量为一立方米料液中加入10公斤至100公斤，在温度为20℃～135℃、10～60分钟的范围内进行反应，通过本发明的实施，能够提高硼砂质量和产率、降低碱耗、提高碳解率。
文档编号C01B35/00GK1562747SQ200410021260
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月9日 优先权日2004年4月9日
发明者杜文新, 杜强善, 陈曦 申请人:杜文新, 杜强善, 陈曦