專利名稱：:硼砂的制取方法本發(fā)明為一種制取硼砂的方法。硼砂是一種重要的化工、冶金原料，而硼砂本身是以含硼礦物為原料予以制取的。迄今世界上已知的含硼礦物有二百多種，但目前實際開發(fā)利用的卻只有斜方硼砂礦、硬硼鈣礦、硼鎂礦、鹽湖鹵水等少數(shù)幾種。由于各種含硼礦物的物理化學(xué)性質(zhì)各不相同，因此制取硼砂的方法亦有多種，在我國，現(xiàn)已探明的含硼礦物主要有兩種，即貯量約為200萬噸的硼鎂礦和貯量約為2000萬噸的硼鎂鐵礦，前者因B2O3含量已達(dá)20%以上而被普遍開采，后者則因B2O3含量偏低而做為“呆礦”一直未能開發(fā)利用。由于硼鎂礦的貯量比較有限，且因開采而日益減少，所以開發(fā)利用新的硼砂資源，以硼鎂鐵礦為主要原料生產(chǎn)硼砂及其它產(chǎn)品，就成了本發(fā)明的目的。為此進(jìn)行研究，結(jié)果表明硼鎂鐵礦經(jīng)熔態(tài)選擇性還原-熔態(tài)分離鐵及富硼渣料，然后將富硼渣料熔態(tài)鈉化-加壓水浸，采用上述流程制取硼砂是可行的，既能得到合格的目的產(chǎn)品，又能得到付產(chǎn)品鐵，進(jìn)而硼鎂鐵礦中的有價元素硼和鐵均能得到利用，發(fā)明了一種制取硼砂的新方法。本發(fā)明的構(gòu)思是這樣形成的硼鎂鐵礦和硼鎂礦的主要區(qū)別在于硼鎂鐵礦中除含有一定數(shù)量的硼化物外，還含有一定數(shù)量的鐵的氧化物，因而硼鎂鐵礦中硼的含量比硼鎂礦中硼的含量要低。但是，鐵的氧化物比硼的氧化物易于被還原，只要控制好還原條件能使鐵以金屬形式存在于金屬相中而硼仍以氧化物形式存在于渣相中，此時硼在渣中得到富集，其B2O3的含量可達(dá)20%左右，故稱該渣為富硼渣。熔態(tài)下分離金屬鐵與富硼渣，并用這種富硼渣為主要原料，沿用現(xiàn)行的由硼鎂礦制取硼砂的化工流程即可制取硼砂，但是考慮到熔化分離后富硼渣料處于高溫熔化狀態(tài)，如果能立既使之鈉化，不僅反應(yīng)速度快，效果好而且還能節(jié)約能源，由此將產(chǎn)生新的制取硼砂的工藝。根據(jù)上述構(gòu)思，以硼鎂鐵礦、碎焦炭和工業(yè)蘇打等為原料，從電弧爐，噴吹裝置和加壓浸出罐等為主要設(shè)備，采用包括原料處理、混合裝料、冶煉、液態(tài)分離及富硼渣料鈉化處理、硼酸鈉鹽浸出、蒸發(fā)結(jié)晶等工序在內(nèi)的工藝過程，最后制取出了合格的硼砂產(chǎn)品。本項發(fā)明制取硼砂對于原料的要求是硼鎂鐵礦石中的B2O3含量不低于8%，較為適用于本發(fā)明的礦石成份如下表所列:焦炭中固定碳的含量應(yīng)不低于85%，一般的工業(yè)焦炭如煉鐵用的碎焦炭即可滿足要求;工業(yè)蘇打為普通NaCO3即可。利用本發(fā)明制取硼砂的詳細(xì)過程是1.原料處理工序。將礦石破碎到粒度直徑在30mm以下，在氧化氣氛的焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度在700～850℃之間，時間為4～8小時。焙燒礦石的目的是脫去一部分S和P及不利電爐冶煉的游離水和結(jié)晶水。將焦炭破碎到粒度直徑在3mm以下。2.混料工序。將上述破碎處理后的礦石和焦炭按100∶10～15的重量之比均勻混合，混合后一次裝爐。裝料時混合料重量同電爐噸位之比為1∶1即一噸的電爐裝一噸混合料。3.冶煉工序，本工序指對已裝料的電爐送電升溫，冶煉溫度控制在1450～1550℃范圍內(nèi)，在此溫度范圍內(nèi)，還原劑焦炭將把鐵從鐵的氧化物中還原出來，其反應(yīng)如下在混和料與氣體的微觀或宏觀接界處亦可能發(fā)生如下反應(yīng)還原出來的金屬鐵在高溫下形成鐵液，其成份和工業(yè)生鐵的成分基本相同。當(dāng)?shù)V石中的鐵全部被還原后進(jìn)行下一步工序。4.液態(tài)分離富硼渣料及鈉化處理工序。將熔融狀態(tài)的渣鐵從電爐中放出，先放渣，后放鐵，鐵、渣盛入到不同的容器中。鐵可做為工業(yè)生鐵進(jìn)行處理(為此項生產(chǎn)工藝中的付產(chǎn)品)，渣中含B2O3一般在20～25%(與礦石中B2O3的品位有關(guān))左右。將放出的液態(tài)渣(又稱富硼渣)再次用電爐加溫到1550±50℃，然后流入到渣罐中，采用冶金噴吹的方法，將工業(yè)蘇打(Na2CO3)吹入富硼渣中，吹入蘇打后保溫30分鐘。噴吹的蘇打量按渣中全部B2O3完全轉(zhuǎn)化成Na2O·2B2O3所需的Na2CO3量的1.4倍為宜。富硼渣鈉化過程中，Na2CO3同富硼渣料中的化合物發(fā)生如下反應(yīng)上述反應(yīng)已為x-射線物相分析的結(jié)果所證實。因為富硼渣中含有Mg2B2O5、MgSiO3、MgSiO4，而鈉化渣中Mg2B2O5和MgSiO3的衍射峰均已消失，僅含有MgSiO4和不同B/Na比的硼酸鹽，將經(jīng)過鈉化處理的富硼渣(下稱鈉化渣)冷卻。5.硼酸鈉鹽浸出工序，將冷卻后的鈉化渣磨細(xì)到-200目，置于加壓浸出罐中進(jìn)行加壓水浸。其液固比為10∶1(體積之比)，浸出溫度150-160℃，壓力為5-6個大氣壓，浸出時間越長越好，為使硼酸鈉鹽充分浸出，可以分兩次進(jìn)行，即將已經(jīng)過一次水浸渣，置于清水中再浸。得到的第二次浸出液再做原渣的浸出液。兩次浸出時間達(dá)到10小時時，硼的浸出率約為80～90%。6.濃縮、蒸發(fā)及結(jié)晶工序。將浸出液濃縮、蒸發(fā)后結(jié)晶即可得到符合國標(biāo)的硼砂。本項發(fā)明的突出優(yōu)點是擴大了含硼礦物的利用資源，為使稱為“呆礦”的硼鎂鐵礦得到利用提供了經(jīng)濟而可行的工藝方法。同時，本發(fā)明實現(xiàn)的制取硼砂的方法還有如下特點。1.工藝采用的設(shè)備均為冶金與化工生產(chǎn)常用的較為成熟的設(shè)備，容易實現(xiàn)。2.熔態(tài)分離效果好，生產(chǎn)出的生鐵中含硼及硼砂中含鐵均低，因而硼和鐵的收得率高，資源達(dá)到了綜合利用。3.加壓水浸工序與現(xiàn)行生產(chǎn)硼砂工藝相比，能縮短浸出時間，提高硼的收得率而且不需采用CO2。沒有環(huán)境污染，濾渣將會被應(yīng)用。本發(fā)明實現(xiàn)的方法已試驗實施。采用的礦石成份如下表<tablesid="table2"num="002"><tablealign="center">成份TFeB2O3MgOSiO2CaOAl2O3SP其他重量百分比30.8411.2324.3210.160.750.500.170.044不定</table></tables>其它為游離水和結(jié)晶水。焦炭為工業(yè)冶金碎焦，其固定碳為85%。蘇打為工業(yè)蘇打。按本發(fā)明所述方法，礦石焙燒溫度為850℃，4小時，所得焙燒后的礦石化學(xué)成份如下<tablesid="table3"num="003"><tablealign="center">化學(xué)成份TFeFeOB2O3SiO2MgOCaOAl2O3SP重量百分比33.396.8113.0710.8227.740.470.810.110.039</table></tables>焙燒礦與焦炭比100∶10，冶煉溫度1550℃熔化后分離所得富硼渣料的化學(xué)成份如下</tables>富硼渣料在1550℃熔態(tài)下噴吹Na2CO3，其配Na2CO3量按硼渣中全部B2O3轉(zhuǎn)化為硼酸鈉量的1.4倍配比，得到的鈉化渣的化學(xué)成分如下</tables>加壓兩次水浸，浸出時間為10小時，溫度為150～160℃，5-6大氣壓，所得硼的浸出率為86.3%。蒸發(fā)，濃縮濾液結(jié)晶后得到硼砂即Na2B4O7·10H2O化學(xué)純度為97.54%，Na2CO3＜0.40，水不溶物＜0.04，F(xiàn)e＜0.002，完全符合國家制定的硼砂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種制取硼砂的方法，該方法中包括原料處理、礦石焙燒、硼酸鈉鹽浸出液濃縮結(jié)晶等工序在內(nèi)，其特征是以硼鎂鐵礦礦石、焦炭、工業(yè)蘇打等為原料，以電爐等為主要設(shè)備，經(jīng)過混合裝料、冶煉、熔態(tài)分離及富硼渣料鈉化處理、硼酸鈉鹽浸出等工序。2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制取硼砂的方法，其特征在于方法中的混合裝料工序是將已經(jīng)焙燒后的礦石與破碎過的焦炭按100∶10～15的重量之比均勻混合，混合后一次裝爐。3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制取硼砂的方法，其特征在于方法中的冶煉工序是在電爐中，溫度控制在1450～1550℃范圍內(nèi)，使鐵充分還原。4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制取硼砂的方法其特征在于方法中的熔態(tài)分離及富硼渣料鈉化處理工序是將熔態(tài)的鐵和富硼渣料分別盛入不同的容器中，然后將富硼渣料再次放入電爐中加熱到1550℃±50℃，流入渣罐中，并向其中噴吹工業(yè)蘇打，保溫30分鐘，倒出冷卻。5.根據(jù)權(quán)利1所說的制取硼砂的方法，其特征在于方法中的硼酸鈉鹽浸出工序是將冷卻后的鈉化渣磨細(xì)到-200目后，加壓水浸，水浸時的液固體積之比為10∶1，所加壓力為5-6個大氣壓。專利摘要一種制取硼砂的方法。本方法以硼鎂鐵礦礦石、焦炭、工業(yè)蘇打為原料，以電爐為主要設(shè)備，經(jīng)過冶煉、熔態(tài)分離及富硼渣料鈉化處理，硼酸鈉鹽加壓水浸等主要工序，可生產(chǎn)出合格的硼砂產(chǎn)品，而熔態(tài)分離出的鐵是其副產(chǎn)品。該種方法的優(yōu)點是擴大了生產(chǎn)硼砂的資源，并能使硼鎂鐵礦中的有價元素均能得到充分利用，整個工藝經(jīng)濟可行。文檔編號C01B35/12GK87101578SQ87101578公開日1988年3月9日申請日期1987年6月24日發(fā)明者冀春霖,劉素蘭,崔傳孟,張顯鵬,張國范,奚正平,袁文菊申請人:東北工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX,EndNote,RefMan