[发明专利]一种从硼精矿焙烧熟料制备硼砂的新方法

说明书

本发明提供一种从硼精矿焙烧熟料制备硼砂的新方法，属于矿产资源利用领域。将硼精矿焙烧熟料与配制好的碳酸氢钠溶液混合，在一定温度下反应一段时间，反应结束后过滤分离得到富硼溶液和硼泥，富硼溶液蒸发结晶制得硼砂，母液循环使用于配制碳酸氢钠溶液。本方法以碳酸氢钠为硼精矿熟料的碳化原料，碳酸氢钠直接来源于纯碱生产工艺碳化后中间产品，降低了工业原料成本，降低了能耗，实现节能减排。同时，碳化反应不用通入CO₂气体，大幅缩短了碳化反应时间(40min)，硼的提取率达到90％以上，对碳化反应设备要求低，大幅提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种从硼精矿焙烧熟料制备硼砂的新方法，属于矿产资源利用领域。

背景技术

我国的硼矿资源丰富，但是硼矿结构复杂，品位较低，由于矿物结构复杂、多共生矿、难分离，大量的硼资源因缺少成熟的工艺而无法大规模开发利用。

其中辽宁翁泉沟硼镁铁矿(黑硼)是亚洲最大的固态硼矿，硼资源储量占全国硼资源总储量的58％，但因较低的B₂O₃品位(约7.22％)和含多种伴生矿(六十多种)，且属富Mg、多Fe、贫B及微U的复杂原生矿，直接加工难度大。

低品位硼铁矿的主要利用方法为我国自主开发的碳碱法制硼砂工艺。通过对硼铁矿进行磁-重选分，得到硼精矿生料和铁含量比较高的含硼铁精矿，硼精矿生料经高温焙烧得到硼精矿熟料，硼精矿熟料在二氧化碳气氛下以碳酸钠为碳化原料反应制得硼砂。

碳碱法因为流程短，结晶母液可循环使用，生产稳定，设备少，可加工利用品位比较低的硼镁矿等优势逐渐替代了硫酸法和常压碱解法成为主要的工艺。但碳碱法也有一些缺点：①碳解时间长，一般要10小时以上；②硼矿碳解率比较低；③设备利用率低，能耗高；④CO₂利用率低。

为克服碳碱法的上述缺点，上海云岭化工厂吴致中提出先通淡CO₂，后通浓CO₂，并对放料时释放的CO₂进行重新利用的改进方法(吴致中，无机盐工业，(10)，1982)。这种方法可将反应时间由14-16h减少到10h以内，碳解率提高到80％以上，CO₂利用率提高25％以上。大连理工大学吕秉玲提出用NaHCO₃代替Na₂CO₃作为反应剂，同时通入CO₂，这样可使碳解时间减少到原来的1/2(吕秉玲，工业技术，38(12)，2006)。辽宁省化工研究院郑学家提出通入高浓度的CO₂来缩短碳解时间，提高碳解率(郑学家等，辽宁化工，27(1)，1998)。

以上改进方法都需要通入CO₂，需要CO₂的制备、净化和压缩等工艺流程，反应时间长，同时反应需在一定压力下进行，对设备要求较高，操作也不是十分安全。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明开发一种硼铁矿资源利用的新工艺，以NaHCO₃作为碳化原料与硼精矿焙烧熟料反应制备硼砂，克服传统碳碱法工艺需要通入CO₂处理硼精矿的缺点，工艺流程短，操作安全，对设备要求低，能耗低，可在较短的时间内提取硼铁矿中硼资源，为硼铁矿资源利用提供一种新途径。

本发明的从硼精矿焙烧熟料制备硼砂的方法是以焙烧后形成的硼精矿熟料为原料，以碳酸氢钠为碳化原料，控制一定反应条件，提取硼精矿熟料中硼制备硼砂。

本发明所述的硼精矿熟料，是以低品位硼铁矿为原料，经过采矿和选矿，得到硼精矿，硼精矿进行焙烧制得硼精矿熟料。对本发明所说的采矿、选矿和焙烧方法用本领域通用的方法即可。

本发明的从硼精矿焙烧熟料中制备硼砂的方法，工艺步骤如下：