专利名称：硼镁铁矿化学分选工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硼镁铁矿化学分选工艺，属化学选矿。
硼矿的加工方法随矿种不同而异，我国主要矿物是硼镁铁矿、硼镁石矿。对于硼镁铁矿(2MgO.B2O3.Fe3O4)，由于其极难分解，目前国内外尚无将其加工成硼产品的工业化生产。国内有人对硼镁铁矿的提硼方法进行了研究，提出了用酸法加工硼镁铁(精)矿的工艺。该法是将低品位矿先进行浮选，得到含B2O312-15%的精矿，再用酸加热分解得硼酸。这种“先浮选、后酸解”的工艺不能利用大量的中、低品位矿，造成硼矿的很大浪费，同时由于该法采用结晶法分离硼酸产品，故滤液中的铁盐会影响硼酸质量，也使母液不能循环利用。
本发明的目的旨在充分开发、利用我国的硼镁铁矿资源，提出一种硼镁铁矿的化学分选工艺，该工艺对高、中、低品位的硼镁铁矿均适用，从硼镁铁矿直接制取硼酸，整个工艺过程简单，流程短，产品成本较低。
本发明的要点是将一定粒度的矿粉与一定比例的盐-碳焙烧剂混合，在大于850℃温度下焙烧2小时以上，然后用SO2进行分解，分解反应完毕后进行浮选得粗硼酸，再经精制而得精硼酸，浮选尾渣热水浸取镁盐，浸取液加纯碱制取轻质碳酸镁、亚硫酸钠。
附图
是本发明的工艺流程图。
下面结合附图对本发明作详细说明。
焙烧焙烧的目的旨在破坏硼镁铁矿的原矿结构，使其变为易于分解的物质。焙烧时加进一定比例的盐-碳焙烧剂混合进行焙烧，其用量为原矿量的10-20%(重量)，适合的盐为碱金属或碱土金属氯化物、碱金属硫酸盐，如氯化钠一碳、硫酸钠-碳，碳亦可用工业煤粉，根据其含C量进行折算，盐∶碳＝1∶1-1∶2。原矿经破碎至200目以下，按比例与焙烧剂混匀置于转炉中，在大于850℃温度下焙烧2小时以上。在焙烧过程中，矿石与盐-碳焙烧剂反应，主要反应如下(盐以Na2SO4为例)
在上述反应中，硼镁铁矿分解生成焦硼酸盐(Na2O·2B2O3)和氧化亚铁(FeO)。此外，Na2SO4还可被碳还原为Na2S和Na2SO3，与矿石产生一系列的反应，破坏原矿结构。
分解矿石经上述焙烧工序后，与澄清母液按比例加入反应器中，然后通入过量的二氧化硫进行分解反应，二氧化硫用量为理论用量的1.1～1.3倍，反应固液比为1∶3～1∶8，反应时间1-3小时。二氧化硫进行的主要反应如下
反应在常温常压下进行，反应结束时硼的分解率在80%左右。
浮选分解反应结束后，用分解液进行浮选，旨在将反应中生成的硼酸(H3BO3)从分解液中分离出来。硼酸属分子结晶，象石墨、硫黄和萘一类自己具有疏水性能的固体物一样，其固有疏水性是由于它的结晶形式及片状结构，这种结构没有足够数量的离子晶格来吸着水分子，从理论上说可浮性是很好的，事实也证明了这一点浮选过程中硼酸的回收率为95%以上，而不需添加任何浮选药剂。浮选矿浆固液比为1∶4至1∶8，浮选时间1-5分钟，浮选段数一段粗选，二至四段精选，浮选工序所用设备与操作过程与常规浮选原矿相同。经过四段浮选，得到纯度为80%左右的粗硼酸，再将浮选后的分解液过滤，得浮选尾矿与母液，母液直接循环，回分解工序。
精制通过重结晶粗硼酸以去掉其中的少量杂质，包括溶解、过滤、结晶、分离等步骤。根据硼酸、亚硫酸镁、亚硫酸铁在不同温度下的等温多相平衡相图，在80℃-100℃、最好90℃时该体系中硼酸与杂质的溶解度差距很大，根据该温度下该体系的共饱点的硼酸溶解度数据，以粗硼酸产品用澄清的母液配成硼酸的饱和溶液，保温滤去不溶物(主要为MgSO3、FeSO3)，将不溶物并入粗浮选槽，再按当时室温下该体系共饱点MgSO3的溶解度数据，以冷水稀释滤液，降至室温，过滤得精硼酸。再将滤液升温至90℃，添加粗硼酸产品配或硼酸的饱和溶液，保温过滤，不溶物送粗浮选槽，滤液又用冷水稀释、降温、过滤得精硼酸产品。如此反复，母液循环。本工序得到的精硼酸产品纯度达99%以上。
付产回收将浮选工序得到的浮选尾矿用少量水洗涤，该洗水浓缩结晶后重新入浮选工序，尾渣进一步用热水浸出镁盐，浸出液加入Na2CO3产生沉淀，经过滤得轻质碳酸镁，滤液浓缩结晶得亚硫酸钠粗产品。
本发明的优点在于1、适用于高、中、低品位的硼镁铁矿，为解决我国硼镁铁矿资源的开发、利用问题开辟了一条途径;
2、工艺简单、流程短，把选矿与化学加工融为一体，易于硼酸产品的分离提纯及付产回收;
3、常温常压反应，能耗低，易于实现工业化生产;
4、母液循环利用，硼的回收率较高，产品成本低，实用价值高。
实施例将500克200目以下的湖南常宁七里坪矿区含B2O37.82%的硼镁铁矿，与100克硫酸钠(无水)-碳焙烧剂混合均匀(盐∶碳＝1∶1)，于900℃下焙烧3小时，再研细，用澄清的硼酸、亚硫酸镁饱和母液按1∶6的固液比，在反应器中配成料浆，在不断搅拌下，于1.5小时内通入理论用量1.2倍的二氧化硫(以含SO2100%计)气体(气体流量先大后小)进行分解反应。反应结束后用XFDI-63型单槽浮选机进行浮选(不加任何药剂)，得产品155.3克(硼酸含量为36.31%)，再用澄清的饱和母液进行两次精选，得含硼酸74.20%的产品75.74克，将此产品用澄清饱和母液进行精制，得到含H3BO399%的产品56.1克，硼的总收率为81%。浮选尾矿用少量水洗涤，再用90℃水搅拌、浸取，过滤。滤液在70℃下与Na2CO3反应1小时，过滤、洗涤、干燥得轻质碳酸镁，滤液蒸发结晶得粗亚硫酸镁。
权利要求
1.一种硼镁铁矿的化学分选工艺，其特征在于首先将小于200目的原矿粉与10-20%(重量)的盐一碳焙烧剂混合后在大于850℃温度下焙烧两小时以上，然后用二氧化硫气体在常温常压下进行分解，二氧化硫用量为理论量的1.1-1.3倍，反应时间1-3小时，分解反应结束后将分解液进行浮选得粗硼酸，母液循环使用，适合的盐为碱金属或碱上金属的氯化物、碱金属硫酸盐，盐∶碳=1∶1-1∶2。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于浮选尾矿经洗涤后用热水浸出镁盐，浸出液中加Na2CO3后过滤，得轻质碳酸镁，滤液浓缩结晶得亚硫酸纳。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特髟谟谖部笙吹铀ㄋ踅峋Ш笥敫⊙”章贰
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于粗硼酸经重结晶制得纯度为99%的硼酸。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于分解反应固液比为1∶3～1∶8。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于盐-碳焙烧剂中的碳为煤粉，根据其含C量进行折算。
全文摘要
一种硼镁铁矿的化学分选工艺，其特点是将原矿粉与盐-碳焙烧剂按比例混合在大于850℃温度下焙烧两小时以上，然后用二氧化硫进行分解，分解完毕后浮选分解液得到纯度80％左右的粗硼酸，经精制得99％的精硼酸。本发明工艺简单，流程短，母液循环利用；常温常压反应，易于产品分离提纯及副产回收，易于工业化生产。本发明的另一特点是适合于高、中、低品位硼镁铁矿，硼的回收率在80％左右，为解决我国硼镁铁矿资源的开发利用问题提出了一个途径。
文档编号C01B35/10GK1034522SQ87107508
公开日1989年8月9日 申请日期1987年12月11日 优先权日1987年12月11日
发明者唐中凡, 童德愉 申请人:化学工业部长沙化学矿山设计研究院