活化硼镁铁矿的方法

专利名称：：活化硼镁铁矿的方法
技术领域：
：本发明涉及无机化工领域用硼铁矿制造硼酸钠盐的技术。
背景技术：
：硼镁铁矿(Ludwigite)化学式为((Mg，Fe)2Fe(B03)02〕，视Mg对Fe的取代程度，8203含量在13.48%17.83%范围。由于其反应活性差，甚至被认为没有反应活性，长期被当作"呆矿"处理。上世纪90年代起，个别硼砂厂开始试用翁泉沟矿区的硼铁矿来生产硼砂，选择含B203高的硼铁矿，用活化硼镁石的方法，早期硼铁矿的反应活性可以达到85%，甚至90%。近年来，随着富矿资源减少，同样的活化焙烧技术，硼铁矿的活性不断下降，有的硼铁矿其活性甚至低于60%。其原因在于翁泉沟矿区的硼铁矿，原生的硼镁石很少，绝大多数是由硼镁铁矿受地质热液作用分解而得。因此该地区的硼铁矿，既含有硼镁石，又含有硼镁铁矿，只是不同地段二者相对含量不同，沿用硼镁石活化的方法，对于含硼镁铁矿多者，显然不能达到活化要求。为了提高硼镁铁矿的反应活性，唐中凡等人(ZL87107508.3)曾提出将硼镁铁矿与盐碳焙烧剂一起，在温度>850匸焙烧2小时以上，然后将物料再磨细，用H3B0fMgS03饱和母液调成料浆，搅拌下用S02来分解矿石物料，浮选分离，制取硼酸，所用焙烧剂为碱金属氯化物或硫酸盐与碳的混合物，盐与碳的比例为l:11:2，用量为矿石量的1020%,S02分解后硼的总收率80%以上，他们例举了此法用于湖南常宁七里坪含BA7.82《的硼镁铁矿的情况。冀春霖，张显鹏等人(CN87101578A)提出了一种以硼铁矿石，焦炭和纯碱为原料制取硼砂，副产铁的方法。该方法是先将硼铁矿在70085(TC氧化气氛下烧去硫和磷，游离水及结晶水，焙烧后的矿石按100:1015与焦炭混合，装入电炉，于14501500'C将矿石中的铁氧化物还原成铁，焙融态下铁水与富硼渣分离，铁水冷却后即得到工业生铁，渣再次用电炉加热，(1550土5(TC)，熔融，喷入纯碱使富硼渣钠化，生成钠的硼酸盐，冷却，粉碎磨细到200目，加压，于15016(TC用水浸取，重复浸取两次，硼浸出率8090%，浸出液经蒸发，浓縮，冷却即结晶出硼砂。该专利对硼铁矿的要求如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>此法实现了硼铁分离，但所用矿石中若TFe《35W，与传统高炉炼铁所用铁矿的TFe含量(TFe》57%)相比，能耗与经济性能尚需考察。赵庆杰等人(东北大学学报No.6，1996)提出将翁泉沟硼铁矿先进行磁重分选，选出含硼铁精矿(TFe55.86%，B2035.24%)在1050°C以无烟煤直接还原，熔化实现硼铁分离，含BA20%的富硼渣活性高可制硼砂；选出的含铁硼精矿(TFe5.67%B20313.13%)经70085(TC活化焙烧13小时，活性可达90%，不过该研究中所用硼铁矿含硼镁铁矿仅1.87%，硼镁石达21.66%。
发明内容本发明的目的是把很难利用的硼镁铁矿，通过活化的方法，变成可用的硼酸钠盐，扩大了制造硼化工产品的原料来源。本发明的技术方案是活化硼镁铁矿的方法是将粒度80~350目含BA78y。、TFe732W和Mg02244呢的硼铁矿粉先与Na2C03反应，Na2C03的用量根据矿粉中BA的含量，按Na20:B203=0.62.0:1的重量比混匀后成为散料或压制成型料，在750~1000°C，活化反应0.56.0小时，使硼镁铁矿中的BA转变成水溶性硼酸钠盐，反应活性达到9096%;然后，将水溶性硼酸钠盐磨细至80160目，放入设有搅拌装置的压力反应器中，用硼泥洗水和部分清水，按液固化比为24:1,在100180。C浸取0.56.0小时，过滤，滤出的硼酸钠盐溶液，采用蒸浓、冷却、结晶或碳酸化，制得偏硼酸钠、硼砂或硼酸钠盐；滤饼的磁性比原矿增强了1090%。上述方法中所用的硼镁铁矿可以是选自硼铁矿、选出铁后的铁硼精矿、未经焙烧的生矿或经过焙烧脱硫后的熟矿。本发明的原理是-2(Mg,Fe)2Fe(B03)02+Na2C03=2NaB02+FeA+2MgO+2FeO+C02t反应分解出来的MgO与蛇纹石在700'C左右分解出的Si02反应生成Mg2Si04，反应分解出的FeO与氧反应生成FeA或Fe304。反应固相产物还含有原矿中未参与反应的物质，或者在过程中转变成的新物质，例如黒云母在高温下转变成的磁铁矿或镁铁矿与白石榴石。本发明所用的Na2C03可以是市售工业纯碱，也可以用芒硝、炭粉和石灰石的混合料，因为后者可依下式反应生成Na2C03;Na2S04+2C+CaC03=Na2C03+CaS+2C021上述方法中得到的滤饼可以用热水洗除可溶性物质后，主要是磁铁矿、橄榄石和赤铁矿。其中磁铁矿粉可用通常的磁选法分选出来，作为含硼铁精粉出售。活化后的含硼物料，也可直接用作碳碱法制造硼砂的原料，不用加入纯碱，直接进行碳解反应，按现有成熟的工艺操作，即可制造出硼砂。硼泥中的磁铁矿成份较用硼镁矿制造硼砂时多，可以采用通常磁选法选出含硼铁精粉出售。本发明的优点与效果1、含有硼镁铁矿的硼铁矿反应活性由低于60%提高到9096%;2、该方法得到的矿渣，磁性增强了1090%，提高了矿渣(硼泥)的利用价值。具体实施例方式实施例1所用硼铁矿为翁泉沟某矿的原矿，矿物主要构成黑云母、蛇纹石、磁铁矿、硼镁铁矿和硼镁石等，其中硼镁铁矿31.67%、硼镁石8.06%。化学组成为B2038.34%Mg027.05%TFe28.71%,硼矿的反应活性(常压碱解法)39.33%,矿粉粒度180目(通过率95%)取上述矿粉30g，置于100ml坩埚中.按化20:8203=1.4:1配比，加入市售^20)35.3g混匀。置于高温炉内，加热至950'C，反应3小时。冷却、取出。将反应料块磨细至160目(通过率90%)后，全部转入反应釜中，加入全部洗水，补加清水至80ml，密闭，启动搅拌，升温加热至14(TC，浸取2小时，冷却降温至IOO'C以下，将料浆全部倾出过滤，用80。C热水60ml洗涤滤渣。将滤渣烘干后，称量，滤渣重28.6g，测定滤饼中全部8203含量，得到BA浓度为0.53%，计算可得8203浸出率为93.94%,此浸出率视同反应活性，滤液中Na20/B203=1.02,PH=13.2取少量滤饼做X光衍射分析，主要物相为磁铁矿，橄榄石和少量赤铁矿，磁铁矿的衍射强度较原矿增强了80%。以磁铁试验，磁性较原矿强。将矿渣置于硬纸上，用磁铁在纸下移动，矿渣中磁性物料随之移动可与其它矿渣分离开来。实施例2矿粉同实施例1取矿粉50g,按Na20:B203=1.3:1;加入8.3g%20)3混匀后，加入少量水润湿，用压片机压成直径10mm，高10mra圆柱体，将此圆柱体置于耐火托盘上，放入高温炉中，加热至900'C，反应4小时。降至5(TC,取出，将物料研细，粒度160目，(通过率90%)，用热水浸取其中的偏硼酸钠(过程同实施例l)，洗涤滤渣后，测得干滤渣重49.3g，含B2030.55%,BA浸出率93.5%。滤液中Na20/B203=1.02，PH=13.1实施例3所用矿粉同实施例1取矿粉30g按Na20:B203=0.7:1配比，加入Na2C032.7g，混匀后，置于坩埚中，加热至950°C，反应4小时，随后按实施例1的方法用热水浸取。测得滤渣中BA含量为1.2%,滤渣重29.Og，相应浸出率86.09%,滤液中Na20/B203=0.51,PH=9.2。实施例4所用硼铁矿粉为翁泉沟某矿选出的含铁硼精粉，化学分析为含B20311.98%，MgO39.05%，TFe8.97%，矿物分析含硼镁石17.08%，硼镁铁矿31.09%，反应活性(常压碱解法)58.73%，矿粉粒度200目，通过率92%。取此含铁硼精粉30g，按Na20:B203=1.5:l配比，称取Na2C038.3g，二者混匀后，置于坩埚内，放入高温炉中加热至950'C，反应2.5小时，冷却后，将物料磨细至160目(通过率90%)按实施例l的方式浸取，在14(TC浸取2小时，过滤，洗涤，烘干后，滤渣重28.2g，含BA0.63呢，相应B203浸出率95.06%，滤液^20/B203=1.05，PH=13.3。实施例5所用硼铁矿粉为翁泉沟某矿经焙烧脱硫后的熟矿粉，化学分析为BA8.82%，Mg028.59%,TFe30.35%，硼矿反应活性40.2%，矿粉粒度180目，(通过率95%)。取上述矿粉30g，称取Na2C035.lg，在100ml坩埚中混匀后，放入高温炉内在940'C反应2小时，其余过程同实施例l，测得洗后干矿渣重29.1克，含82030.51%，相应BA浸出率94.4y。，矿渣磁性微弱。滤液1^=13.2，Na20/B203=1.02。权利要求1、一种活化硼镁铁矿的方法，其特征在于该方法是将粒度为80～350目含B2O37～18％、TFe7～32％和MgO22～44％的硼铁矿粉先与Na2CO3反应，Na2CO3的用量根据矿粉中B2O3的含量，按Na2O∶B2O3＝0.6～2.0∶1的重量比混匀后成为散料或压制成型料，在750～1000℃，活化反应0.5～6.0小时，使硼镁铁矿中的B2O3转变成水溶性硼酸钠盐，反应活性达到90～96％；然后，将水溶性硼酸钠盐磨细至80～160目，放入设有搅拌装置的压力反应器中，用硼泥洗水和部分清水，按液固比为2～4∶1，在100～180℃浸取0.5～6.0小时，过滤，滤出的硼酸钠盐溶液，采用蒸浓、冷却、结晶或碳酸化，制得偏硼酸钠、硼砂或硼酸钠盐；滤饼的磁性比原矿增强了10～90％。2、按照权利要求1所述活化硼镁铁矿的方法，其特征在于所述的硼镁铁矿是选自硼铁矿、选铁后的铁硼精矿、未经焙烧的生矿或经焙烧脱硫的熟矿。全文摘要本发明提供了一种活化硼镁铁矿的方法，该方法是将粒度为80～350目含B₂O₃7～18％，TFe7～32％和MgO22～44％的硼铁矿粉先与Na₂CO₃按一定的比例混匀后，在高温下活化反应，使硼镁铁矿中的B₂O₃转变为水溶性硼酸钠盐，反应活性达90～96％；然后，将物料磨细后加水，加热浸取，过滤出的硼酸钠盐溶液，经蒸浓、冷却、结晶或碳酸化，可制得偏硼酸钠、硼砂或硼酸钠盐；本发明的特点是含有硼镁铁矿的硼铁矿反应活性可由低于60％提高到90～96％；得到滤饼的磁性比原矿增强了10～90％，提高了矿渣(硼泥)的利用价值。文档编号C01B35/12GK101172613SQ200710157450公开日2008年5月7日申请日期2007年10月10日优先权日2007年10月10日发明者仲剑初,刘宏伟,胡德生申请人:大连理工大学