[发明专利]一种改进的高炉富硼渣钠化提取硼砂的方法

说明书

本发明公开一种改进的高炉富硼渣钠化提取硼砂的方法，包括如下步骤：1)高温预处理：将高炉富硼渣粉碎后与TiO₂助剂混匀，熔融焙烧，冷却至室温；2)钠化：将步骤1)所得物与复合钠化剂混合，升温至600‑800℃,保温1‑4h,自然冷却至室温得到钠化渣，所述复合钠化剂由无机钠盐和有机钠盐组成；3)水浸：钠化渣水浸回流，固液分离得到水浸渣和浸出液；4)结晶：浸出液蒸发浓缩、陈化、结晶分离得到硼砂。本发明采用高炉富硼渣为原料，采用适宜的钠化剂和成核助剂制备硼砂，硼浸出率高，硼砂品质符合国家标准，实现变废为宝，循环利用，可工业化推广。

技术领域

本发明涉及一种富硼渣利用方法，特别涉及一种改进的高炉富硼渣钠化提取硼砂的方法。

背景技术

中国是硼资源较为丰富的国家之一，但硼工业起步较晚，1955年后才建立自己的硼工业.经历60年的发展，已建立起开采硼矿、遴选硼矿、加工硼矿、硼精细化工及新型的含硼材料生产等一系列工业体系.到目前为止，中国的硼砂和硼酸生产能力分别约为60万t/a，和30万t/a。但随着硼用途的不断扩展，我国对硼的需求量持续增长，从而使供需矛盾日益突出，对外依存度越来越大，目前我国硼砂及硼酸的进口超过了国产量，因此，开展从硼矿石中高效提取硼的基础理论和关键技术研究，对解决我国硼资源的短缺问题及推动硼工业发展有着重大意义。

近几年我国对高炉富硼渣的研究取得了很大的进展，但也存在许多问题。如硫酸法制取硼酸的生产过程中硫酸耗量大，酸解后的矿渣难以过滤，且对设备损坏严重；以高炉富硼渣为原料碳碱法制取硼砂，因富硼渣活性不高，导致制备硼砂时硼的浸出率不高；在熔态钠化－加压水浸制取硼砂工艺中高炉富硼渣在熔融状态反应，温度太高、操作困难，而且钙含量高时硼的浸出率较低。

CN108069434A公开硼矿与钙的化合物的混合物在650～900℃经过多级逆流焙烧反应，然后与活性炭混合碳解提取硼的技术方案，虽然降低了焙烧温度，但是该方案需要多级逆流反应，工序复杂，同时增加活性炭材料利用自身多孔吸附性能，降低了钙化物与矿物的接触，玻璃化程度较高，容易形成的不溶性物质，增加水浸难度，生产成本较高。

CN106431023A公开先将矿物熔融，然后经慢速冷却、快速淬冷提高矿物活性，但是缓慢冷却过程会形成遂安石结构，不利于硼浸出。

发明人在前的专利CN202111523817.3公开了采用无机钠和有机钠复配后进一步提高硼的浸出率，但是富硼渣活性较低(85％左右)，仍然制约硼砂的浸出率，而且需要分段控制钠源的加入时机和温度，工艺略复杂，控制过程要求较高。

发明内容

为了克服现有技术中硼的浸出率不高的缺陷，本发明提供一种改进的高炉富硼渣钠化提取硼砂的方法：

1)高温预处理：将高炉富硼渣粉碎后与TiO2助剂混匀，熔融焙烧，冷却至室温；

2)低温钠化：将步骤1)所得物与复合钠化剂混合，升温至600-800℃,保温1-4h,自然冷却至室温得到钠化渣，所述复合钠化剂由无机钠盐和有机钠盐组成；

3)水浸：钠化渣水浸回流，固液分离得到水浸渣和浸出液；

4)结晶：浸出液蒸发浓缩、陈化、结晶分离得到硼砂。

高炉富硼渣钠化的原理是将矿物和钠化剂，在一定条件下是矿物中的硼转化为可溶性的钠盐，再用水浸方式回收可溶性钠盐，达到硼元素的浸出和回收利用。

步骤1)中，所述高炉富硼渣所述富硼渣按质量百分比含B2O3 10～22％，MgO 25～55％，Al2O3 1～10％，SiO2 15～30％，CaO 1～20％，S 0.1-3％，TFe 0.1-3％。

高炉富硼渣经粉碎筛分，所述粉碎的方式优选为球磨，所述球磨的时间为0.5～2h，如0.5h、0.8h、1h、1.5h、2.0h。