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富硼渣和硬硼钙石酸解制硼酸工艺的研究

尹书青

  硼矿是一种比较稀缺的化工矿物资源,以硼矿为原料生产的硼及硼的各种化合物已广泛应用在化工、医药、轻工、纺织、电子、冶金、建材、国防军工、航天航空及核工业、农业等多种领域。在我国的硼矿资源中,品位高、易开采的硼镁矿由于长期的开采已面临枯竭,已不能满足未来硼工业的需求。由于硼铁矿品位低,矿石类型复杂,尽管占我国固体硼资源的58%,但仍然仅少量开采。因此,加快硼铁矿资源的合理开发利用,对于缓解我国硼资源紧张状况,发展硼工业有着重要的现实意义。本论文研究内容包括两部分:富硼渣酸解过程的研究和硬硼钙石制硼酸工艺的研究。 富硼渣是低品位硼铁矿在电炉或高炉内熔态选择性还原后经硼铁分离后得到的副产物,B203的含量可达12~17%,可替代硼镁石作为制造硼酸的原料。在富硼渣硫酸酸解制硼酸工艺过程中,酸解后的浆液很难过滤,直接制约了该工艺的工业应用。富硼渣中的主要物相为镁橄榄石(2MgO·SiO2)、遂安石(2MgO·B2O3)、钙黄长石(Ca2Al2SiO7)以及玻璃态的氧化硼。本文对富硼渣酸解过程进行了详细研究,确定了影响过滤的主要因素。首先,对酸解料浆采用干燥脱水的方法进行处理,处理后的料浆过滤强度大大提高;通过对酸解渣进行XRD和SEM表征发现,脱水处理后的酸解渣中的主要物相是CaSO4·2H2O,渣中CaSO4·2H2O晶体的生长和形貌对料浆的过滤有重要影响。其次,采用向富硼渣酸解料浆中添加适量的助滤剂,使酸解渣中生成CaSO4·2H2O粗大棒状晶体,也能有效地缩短过滤时间,提高过滤强度。分别考察了CaSO4·2H2O、CaCO3、Ca(OH)2和CaO等助滤剂对酸解料浆过滤的改善效果,结果表明浆液过滤速度改善显著;添加CaCO3、Ca(OH)2和CaO后酸解浆液的过滤效果最好;添加晶种CaSO4·2H2O时,浆液过滤速度也有明显改善;酸解渣的XRD表征表明均有CaSO4·2H2O晶体生成。富硼渣酸解料浆的过滤强度是由渣中生成物CaSO4·2H2O晶体的生长和形貌决定的,酸解浆料中硅酸溶胶的存在对过滤速率基本没有影响。 土耳其硬硼钙石矿的品位高达32.78%,物相组成简单主要为硬硼钙石(2CaO·3B2O3·5H2O), MgO含量仅为2.76%,易于分离提纯,可用来代替国内的硼镁石作为制取硼酸的原料。土耳其硬硼钙石硫酸酸解制硼酸的适宜酸解工艺条件:酸用量为理论值的125~138%,反应温度85~90℃,反应时间60 min,反应液固比4:1,浸出率可高达98.7%,残渣中B203含量为0.5-0.7%。……   
[关键词]:富硼渣;料浆过滤;硬硼钙石;浸取;硼酸
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2011年