專利名稱：一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，通過鈣化焙燒的富硼渣反應活性提高，可作為碳堿法硼砂的生產原料，屬于化學工程學科領域。
背景技術：
遼寧蘊藏有豐富的硼鐵礦資源，其儲量約占全國硼資源的58% (冉啟培等，硼化 物的制造與應用，遼寧科學技術出版社，1985)。硼鐵礦是一種硼、鎂、鐵共生的多元素礦 物，主要礦物有纖維硼鎂石、硼鎂鐵礦、磁鐵礦和蛇紋石等，礦石中的有用元素鐵、硼品位 較低，因此無法直接作為硼礦石或鐵礦石使用。其礦物結構特點是硼鎂鐵礦(Ludwigite) 與纖維硼鎂石緊密共生，磁鐵礦與蛇紋石緊密共生，磁鐵礦多分布在硼鎂鐵礦間隙及周圍， 各種礦物晶粒嵌布細密，很難用傳統的選礦方法進行硼鐵分離和富集(張顯鵬等，鋼鐵， 30(12)，1995)。東北大學張顯鵬等人提出“火法”分離遼寧翁泉溝硼鐵礦的方法，即采用冶金工業 冶煉的方法先將硼鐵礦或含硼鐵精礦中的硼鐵分離，獲得含硼生鐵和富硼渣(張顯硼等， 鋼鐵，30 (12)，1995)。這種方法的優點是將品位較低的硼鐵礦或含硼鐵精礦中的硼元素富 集在富硼渣中，使氧化硼在富硼渣中的含量達到13-20%，遠遠高于硼鐵原礦和含硼鐵精礦 中氧化硼的含量(一般在4-8%)。雖然富硼渣中硼的品位提高了，但由于在高溫冶煉之后 的降溫冷卻過程中富硼渣中的氧化硼有大部分成為玻璃態，使富硼渣反應活性低于50%， 難于進行化學加工生產硼化學品(郎建鋒等，無機鹽工業，(4)，1994)。為此，人們先后提出 兩種解決富硼渣加工利用的方法其一，采用高溫熔態富硼渣兩段緩冷工藝，抑制早期鎂橄 欖石析晶，促進遂安石析晶并保證長大，可得到活性大于80%的富硼渣；其二，富硼渣熔態 鈉化_加壓水浸制硼砂，即向熔態的富硼渣直接噴灑碳酸鈉使其高溫鈉化生成硼酸鈉鹽， 然后加壓水浸、過濾、濃縮、結晶獲得硼砂(劉素蘭等，化工礦山技術，26(5)，1997)。盡管采 用上述方法可使富硼渣的活性提高到80%以上，或硼浸出率大于80%，但這兩種方法在工 業上實施的難度太大，因此一直未能工業化。
發明內容
為了克服上述現有富硼渣利用技術中存在的問題，本發明提供一種鈣化焙燒富硼 渣的方法，該工藝焙燒溫度相對較低、易于工業化，焙燒后富硼渣的活性提高，可作為碳堿 法制硼砂的原料。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是.一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方 法，以石灰石、消石灰或石灰為添加劑，在常壓及800 1100°C下，將80-350目含重量百分 數為10 20%的B203、30 55%的Mg0、2 15%的CaO的富硼漁鈣化焙燒0. 5 6h，使 鈣化焙燒處理后的富硼渣常壓堿解活性達到85 92%，碳解率82 90%，硼收率78 86%。所述富硼渣中的玻璃態氧化硼組分與鈣化添加劑中的氧化鈣反應生成改變了玻璃態氧化硼反應活性的晶態硼酸鈣。所述富硼渣和添加劑以B2O3 CaO計的摩爾配比的比例范圍是1 0. 5 1 20。所述富硼渣是高爐富硼渣，或是電爐富硼渣。所述富硼渣的鈣化焙燒可以采用回轉窯、隧道窯、旋速焙燒爐、沸騰爐等形式煅本發明所用的鈣化劑可以是工業消石灰、工業石灰，也可以是粉碎的石灰石礦。鈣化焙燒后的富硼渣可作為傳統碳堿法制硼砂的原料，所用碳解罐及碳解窯氣與 傳統法相同，配入純堿的量為理論量的80-120%。本發明的原理是富硼渣的活性取決于硼在富硼渣中的存在形式和顯微結構，無 論在高爐富硼渣中還是電爐富硼渣中，硼主要以晶態硼酸鹽(遂安石，2Mg0· B2O3)和玻璃 體兩種形式存在，鎂和硅以鎂橄欖石(2Mg0 B203)形式存在。當硼以晶態硼酸鹽的形式存 在時，活性較高；以玻璃體存在時，無活性。通常，在富硼渣中約有40-60%的硼以晶態遂安 石形式存在，其余的硼則以玻璃態形式存在。因此富硼渣的活性一般低于50%。本發明提出的鈣化焙燒富硼渣的方法，其實質是使玻璃態的氧化硼與氧化鈣反應 形成晶態的硼酸鈣鹽。這種晶態的硼酸鈣主要以Ca3(BO3)2相為主，具有良好的化學反應活 性。在鈣化焙燒的過程中，氧化鈣也會與鎂橄欖石反應。富硼渣鈣化焙燒過程中涉及的反 應主要有
<formula>formula see original document page 4</formula>當利用碳堿法加工這種鈣化焙燒的富硼渣制取硼砂時，由于玻璃態的氧化硼已被 轉化為晶態的硼酸鈣，因此富硼渣中大多數硼可以被浸取出來。本發明的有益效果是以石灰石、消石灰或石灰為添加劑，在常壓及800 1100°C 下，將80-350目含重量百分數為10 20%的化03、30 55%的Mg0、2 15%的CaO的富 硼渣鈣化焙燒0. 5 6h，然后在120 150°C下進行碳解反應制取硼砂。經鈣化焙燒處理 的富硼渣常壓堿解活性85-92 %，碳解率82-90 %，硼收率78 86 %。本發明的特點是利用 廉價的石灰石或石灰為添加劑，對化學反應活性低于50%的富硼渣進行鈣化焙燒，可將其 活性提高35 45%，使富硼渣可作為碳堿法制硼砂的原料。這種鈣化焙燒方法克服了其他 富硼渣活化工藝的缺點，解決了富硼渣中硼活性低的問題，而且活化焙燒溫度較低，反應設 備易于解決，焙燒過程易于實施工業化。
具體實施例方式實施例1將組成為B20318. 5%、Mg0 41. 8%, CaO 9. 2%和 FeO 1. 6%的電爐富硼渣 1000kg 與250kg石灰石在雷蒙磨中磨碎混合，然后置于回轉窯中在900°C下焙燒1. 5小時。焙燒 的物料冷卻后不粘結，質地松散，粉碎至80目。焙燒料經分析含B20316. 1 %、MgO 36.5%, CaO 19. 3%和FeO 1. 3%，其常壓堿解活性為87. 5%。采用此焙燒料，以碳堿法工藝加工制 硼砂，其碳解率達到85. 2%，硼收率83. 1 %。實施例2將組成為Β20319· 5%、Mg0 43. l%,CaO 12.3% 和 FeO 2. 6% 的電爐富硼渣 2000kg與600kg石灰在球磨機中混合研磨0. 5小時，然后置于回轉窯中在950°C下焙燒2. 5小時。 焙燒的物料冷卻后質地較松散，粉碎至100目。焙燒料經分析含B20315. 5%, MgO 33.7%, CaO 29. 2%和FeO 1. 9%，其常壓堿解活性為89. 8%。以此鈣化焙燒的富硼渣為原料，利用 碳堿法工藝加工制硼砂，其碳解率達到86. 4%，硼收率84. 3%。實施例3將組成為化0314.6%、Mg0 45. l%,CaO 13.5% 和 FeO 1. 9% 的高爐富硼渣 1000kg 與250kg石灰在雷蒙中混合，然后置于回轉窯中在850°C下焙燒3. 0小時。焙燒物料經冷 卻后，質地較松散，粉碎至120目。焙燒料經分析含B2O311.9%、MgO 36. l%,CaO 27. 9%和 FeO 1.4%，其常壓堿解活性為85.4%。以此鈣化焙燒的富硼渣為原料，利用碳堿法工藝加 工制硼砂，其碳解率達到82. 6%，硼收率80. 1 %。實施例4將組成為B2O3 13. l%,MgO 40. l%,CaO 8. 5%和 FeO 1. 5%的高爐富硼漁 IOOOkg與310kg石灰石在球磨機中混合，然后置于回轉窯中在980°C下焙燒1. 0小時。焙燒冷卻 后的物料質地松散，粉碎至160目。焙燒料經分析含B2O3IO. 9%、MgO 37. 8%,CaO 6. 4%和 FeO 1.2%，其常壓堿解活性為90.2%。以此鈣化焙燒的富硼渣為原料，利用碳堿法工藝加 工制硼砂，其碳解率達到88. 3%，硼收率85. 6%。
權利要求
一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，其特征在于以石灰石、消石灰或石灰為添加劑，在常壓及800～1100℃下，將80-350目含重量百分數為10～20％的B2O3、30～55％的MgO、2～15％的CaO的富硼渣鈣化焙燒0.5～6h，使鈣化焙燒處理后的富硼渣常壓堿解活性達到85～92％，碳解率82～90％，硼收率78～86％。
2.按照權利要求1所述的一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，其特征在于所述富硼渣 中的玻璃態氧化硼組分與鈣化添加劑中的氧化鈣反應生成改變了玻璃態氧化硼反應活性 的晶態硼酸鈣。
3.按照權利要求1所述的一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，其特征在于所述富硼渣 和添加劑以B203 CaO計的摩爾配比的比例范圍是1 0. 5 1 20。
4.按照權利要求1所述的一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，其特征在于所述富硼渣 是高爐富硼渣，或是電爐富硼渣。
全文摘要
一種鈣化焙燒富硼渣的工藝方法，通過鈣化焙燒的富硼渣反應活性提高，可作為碳堿法硼砂的生產原料，屬于化學工程學科領域。該方法以石灰石、消石灰或石灰為添加劑，在常壓及800～1100℃下，將80-350目含重量百分數為10～20％的B2O3、30～55％的MgO、2～15％的CaO的富硼渣鈣化焙燒0.5～6h，然后在120～150℃下進行碳解反應制取硼砂。經鈣化焙燒處理的富硼渣常壓堿解活性85-92％，碳解率82-90％，硼收率78～86％。本發明的特點是利用廉價的石灰石或石灰為添加劑，對化學反應活性低于50％的富硼渣進行鈣化焙燒，可將其活性提高35～45％，使富硼渣可作為碳堿法制硼砂的原料。
文檔編號C22B1/02GK101818244SQ20101014131
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月3日 優先權日2010年4月3日
發明者仲劍初, 何丹, 胡德生 申請人:大連理工大學