一种高附加值绿色化综合利用硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿的方法，包括以下步骤：（１）将硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿破碎、磨细后与硫酸铵混合焙烧；（２）焙烧产物水溶得到硫酸镁溶液（其中还含有少量硫酸铁、硫酸亚铁和硼酸）和提镁渣（主要含有二氧化硅和铁氧化物）；（３）硫酸镁溶液降温析出硼酸晶体，再除铁后得到硫酸镁精制液，然后用氨水或者氨气调节ｐＨ值生成氢氧化镁沉淀或者加入碳酸氢铵生成碱式碳酸镁沉淀；（４）提镁渣依据铁含量高低可直接作炼铁原料；或者用碱处理提出二氧化硅后作炼铁原料。本发明专利技术适宜处理硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿，流程简单、设备简便，以较低的成本实现了硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿的高附加值绿色化综合利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体涉及一种由硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿制备氧化镁、二氧化硅及硼酸的方法。
技术介绍
硼是一种重要的化工原料，在高科技领域有着重要的地位。我国硼矿总储量占 世界第五位。但分布稀散，可供开发利用的主要是白硼矿，该类矿只占全国总储量的 8.98%。根据目前的产量，预计在不久的将来很快全部采完。随着国民经济的发展，硼的需 求量在快速地增长，可利用的硼矿资源不能完全满足化工行业的需要。据统计，2005年缺口 22. 35万t，到2010年缺口将达到74. 5万t。因此现阶段开发和利用复杂的硼矿资源已成 为当务之急。黑硼矿，即硼镁铁矿占我国硼矿资源的57. 88% 。仅辽东地区硼镁铁矿储量就达 2. 8亿t，其中B203储量为2184万t，属于大型硼矿。但是其结构复杂，共生矿物多，常规分 离方法困难。因此，加快硼镁铁矿资源的开发利用，对于缓解我国硼资源紧张状况有着重要 的现实意义。 硼镁铁矿属于内生硼矿。矿石类型主要是硼镁石_磁铁矿_蛇纹石型和含铀硼镁 铁矿化硼镁石-磁铁矿型两种。该矿床特点一是多元素共生，铁、硼、镁含量均较高，其主 要化学成分平均品位为Fe 30. 65%、B203 7. 23%、Mg0 24.59% ;二是矿石中有用矿物及脉 石矿物种类繁多，矿物种类近60多种，主要有用矿物为硼镁石和磁铁矿，脉石矿物为蛇纹 石和斜硅镁石，微量矿物为晶质铀矿和硼镁矿；三是矿石结构复杂，不同矿段的矿石类型不 同，属于接触变质矿床，磁铁矿、纤维硼镁石主要由硼镁铁矿受热分解而成，因此除了少量 原生磁铁矿、板柱状硼镁石粒度较粗外，绝大部分磁铁矿、纤维硼镁石浸染粒度极细，它们 的共生关系十分密切，连晶复杂，呈犬牙交错状、网格状、放射状、尖点状、树枝状等多种结 构。这种极不规则的接触形态给磁铁矿、硼镁石彼此解离带来了极大困难。目前，对硼镁铁 矿的研究主要有以下几个方面。 1.硼镁铁矿选矿分离 1995年前的研究发现，传统的选矿方式得到的铁精矿不能满足钢铁生产对铁精矿 的要求，硼精矿的品位也达不到硼产品生产对硼矿的要求。后来根据硼镁铁矿的理化特性 利用磁选_重选分级的联合选矿和阶段磨矿_阶段选别的方法，分选出含铁53% 55%的 含硼铁精矿和含B203大于12%的硼精矿。 2.硼镁铁矿化学法处理及综合利用 对硼镁铁矿直接用酸/碱处理，得到硼酸或硼砂，而铁、镁等留在提硼后的弃渣 中；再对提硼弃渣进行处理，提取铁、镁等产品。目前该方法尚未实现工业化。 3.硼镁铁矿火法分离工艺 火法分离有两种工艺路线高炉法和固相还原_熔化分离法。42/5页 高炉法是将硼镁铁矿先经选矿去除部分硅、铝，在经烧结造块后入高炉冶炼，产品 为含硼生铁和富硼渣。此工艺进行了工业试验，完成了选矿、造块、小高炉冶炼硼铁分离、富 硼渣缓冷，提硼、含硼生铁的应用及环境治理等内容。但要实现稳定的工业化生产还需要作 进一步的工作。固相还原_熔化分离法是将硼镁铁矿原矿或经过抛尾处理的硼镁铁矿，用煤在固 态下将矿石中铁的氧化物还原为金属铁；还原后的矿石用电炉熔化，得到不含硼的铁和高 活性的富硼渣。由于生产设备等问题，该研究工作目前只进行到实验室放大规模。 4.硼精矿制取硼砂 硼镁铁矿经过选矿后，分离出硼精矿，制备硼砂。目前国内主要采用碱法生产硼 砂，但是其脚渣硼泥一直没有得到很好的综合利用。它碱性强，在堆积的地方，寸草不生，附 近的农田也因淋溶入碱、硼而受害，有的地方因长期渗溶污染了地下水，经省环保部门定为 限期治理的项目，急需各地努力解决这一问题。 由于硼镁铁矿结构复杂，共生矿物多，用常规的方法分离困难。所以至今也没有一 个成熟的工艺能综合提取硼镁铁矿中的有价组分铁、硼、硅、镁等。因此，有必要进行更深入 的研究
技术实现思路
针对硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿未能合理利用的现状，本专利技术提供一种高附加 值绿色化综合利用硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿的方法。 本专利技术的目的可以通过以下措施来达到 将硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿破碎，磨细至80iim以下，与浓硫酸铵溶液混合 均匀。其中，矿中氧化镁与硫酸铵摩尔比1 : 1 1 : 6，浓硫酸铵质量分数浓度为35% 42%。然后在200。C以下脱水2 4h，升温至200 60(TC焙烧，保温2 8h。反应过程中 产生的氨气经水吸收制备氨水。固体产物加水溶解，过滤，滤液为硫酸镁溶液(其中还含有 硫酸铁、硫酸亚铁和硼酸)；滤渣为提镁渣(其中含有二氧化硅和铁氧化物)。涉及的主要 化学反应为MgSi03+(NH4)2S04 = MgS04+Si02+2NH3个+H20个 Fe304+4 (NH4) 2S04 = FeS04+Pe2 (S04) 3+8NH3个+4H20个 NH3+H20 = NH3 H20 硫酸镁溶液蒸发浓縮、冷却结晶析出硼酸晶体。过滤后在40 7(TC下，加氧化剂氧化Fe2+，并用黄铵铁矾法除铁，过滤后再用氨水或者氨气调节pH值为10. 4 12. 5沉淀出氢氧化镁或者加碳酸氢铵制备碱式碳酸镁。过滤沉淀后的硫酸铵溶液经蒸发，浓縮后返回配料工序。涉及的主要化学反应为 4FeS04+02+2H2S04 = 2Fe2 (S04) 3+2H20 3Fe2 (S04) 3+2NH3+12H20 = (NH4) 2Fe6 (S04) 4 (OH) 12+5H2S04MgS04+2NH3+2H20 = Mg (OH) 2 I + (NH4) 2S04MgS04+NH4HC03+H20 — 4MgC03 Mg (OH) 2 xH20 I + (NH4) 2S04+C02个 氢氧化镁加热到500°C以上脱水2 6h，然后升温至800°C以上煅烧，制备活性氧化镁产品。碱式碳酸镁加热到70(TC以上脱水2 6h，然后升温至80(TC以上煅烧，制备活5性氧化镁产品，副产品二氧化碳返回制备碳酸氢铵。涉及的化学反应为 <formula>formula see original document page 6</formula> 将提镁渣与浓度为30% 90%的氢氧化钠溶液按质量体积比(g : ml)l : 2 1 : 6混合，在温度为100 30(TC及搅拌的条件下反应0. 5 3h，体系温度降至低于 IO(TC，加入2 5倍体积的水稀释，在80 90。C继续浸出20 40min。或者将提镁渣与 固体NaOH按质量比1 : 2 1 : 6混合，在温度为300 550°C ，搅拌的条件下反应10 120min。或者将提镁渣与固体化20)3按质量比1 : 2 1 : 6混合，在温度为IOO(TC以上， 反应60 180min。体系温度降至低于IO(TC时，加入2 5倍体积的水，在80 90。C浸出 30 60min。过滤得到滤液为硅酸钠溶液；滤渣为含少量杂质的氢氧化铁，用作炼铁原料。 涉及的主要化学反应为 <formula>formula see original document page 6</formula> 将硅酸钠溶液在温度40 9(TC的条件下，边搅拌边通入二氧化碳气体，气体中 二氧化碳的含量为20 % 90%，其余为氮气，气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高附加值绿色化综合利用硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿的方法，其特征在于包括如下步骤： （１）将硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿经破碎、研磨至８０μｍ以下作为原料。 （２）将磨细的硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿与硫酸铵加水混合均匀，在２００℃以下脱水，加热到２００～６００℃焙烧２～８ｈ，反应产生的氨气用水吸收得到氨水。 （３）将按（２）得到的焙烧产物用水溶解，过滤，滤液为硫酸镁溶液（其中还含有硫酸铁、硫酸亚铁和硼酸）；滤渣为提镁渣，主要成分为二氧化硅和铁氧化物。 （４）硫酸镁溶液浓缩后再降温结晶，析出硼酸晶体，过滤后得到的滤液加氧化剂氧化Ｆｅ↑［２＋］，用黄铵铁矾法除铁，过滤后再用氨水或者氨气调节ｐＨ值沉淀出氢氧化镁或者加碳酸氢铵制备碱式碳酸镁。沉淀后的硫酸铵溶液经蒸发，浓缩后返回配料工序。 （５）氢氧化镁加热到４００℃以上脱水２～６ｈ，然后升温至８００℃以上煅烧，制备活性氧化镁产品。碱式碳酸镁加热到７００℃以上脱水２～６ｈ，然后升温至８００℃以上煅烧，制备活性氧化镁产品，副产品二氧化碳返回制备碳酸氢铵。 （６）提镁渣如果含铁高含硅少，则可直接作炼铁原料；提镁渣如果含硅高，则用碱液浸出或碱熔融浸出或碳酸钠焙烧浸出，过滤得到硅酸钠溶液，滤渣为氢氧化铁，可用作炼铁原料或深加工成高附加值产品； （７）硅酸钠溶液碳化分解，过滤得到滤液为碳酸钠溶液；滤渣为二氧化硅产品。 （８）碳酸钠溶液直接蒸浓结晶返回碱处理工序，或者将碳酸钠溶液经过苛化得到碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠蒸浓或结晶后返回碱处理工序，碳酸钙煅烧分解产物二氧化碳返回碳分工序，氧化钙返回苛化工序。...
【技术特征摘要】
一种高附加值绿色化综合利用硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿的方法，其特征在于包括如下步骤(1)将硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿经破碎、研磨至80μm以下作为原料。(2)将磨细的硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿与硫酸铵加水混合均匀，在200℃以下脱水，加热到200～600℃焙烧2～8h，反应产生的氨气用水吸收得到氨水。(3)将按(2)得到的焙烧产物用水溶解，过滤，滤液为硫酸镁溶液(其中还含有硫酸铁、硫酸亚铁和硼酸)；滤渣为提镁渣，主要成分为二氧化硅和铁氧化物。(4)硫酸镁溶液浓缩后再降温结晶，析出硼酸晶体，过滤后得到的滤液加氧化剂氧化Fe2+，用黄铵铁矾法除铁，过滤后再用氨水或者氨气调节pH值沉淀出氢氧化镁或者加碳酸氢铵制备碱式碳酸镁。沉淀后的硫酸铵溶液经蒸发，浓缩后返回配料工序。(5)氢氧化镁加热到400℃以上脱水2～6h，然后升温至800℃以上煅烧，制备活性氧化镁产品。碱式碳酸镁加热到700℃以上脱水2～6h，然后升温至800℃以上煅烧，制备活性氧化镁产品，副产品二氧化碳返回制备碳酸氢铵。(6)提镁渣如果含铁高含硅少，则可直接作炼铁原料；提镁渣如果含硅高，则用碱液浸出或碱熔融浸出或碳酸钠焙烧浸出，过滤得到硅酸钠溶液，滤渣为氢氧化铁，可用作炼铁原料或深加工成高附加值产品；(7)硅酸钠溶液碳化分解，过滤得到滤液为碳酸钠溶液；滤渣为二氧化硅产品。(8)碳酸钠溶液直接蒸浓结晶返回碱处理工序，或者将碳酸钠溶液经过苛化得到碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠蒸浓或结晶后返回碱处理工序，碳酸钙煅烧分解产物二氧化碳返回碳分工序，氧化钙返回苛化工序。2. 根据权利要求1所述的一种高附加值绿色化综合利用硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁 矿的方法，其特征在于步骤(2)焙烧过程中硼精矿、含硼铁精矿、硼镁铁矿中氧化镁与硫酸铵的摩尔比为i : i i : 6，硫酸铵与水的质量比为6 7 : io。3. 根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟玉春，吴艳，顾惠敏，王伟，宁志强，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[]
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