一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法技术

一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法，按以下步骤进行：分析硼镁石、蛇纹石和石灰石成分；准备蛇纹石、石灰石和硼镁石，使全部物料中SiO2/B2O3的摩尔比为5~7.1，CaO/B2O3的摩尔比为1.5~2.3；破碎并磨细至粒径≤0.5mm，获得一次磨细物料；混合均匀并制成团块；在700~1100℃条件下煅烧，再磨细至粒径≤0.1mm，获得二次磨细物料；加入碳质还原剂然后制成球团；置于带有镁结晶器的高温还原炉中保温还原；通入保护气体，冷却后取出镁结晶器，获得金属镁；带有镁结晶器的高温还原炉中获得富硼料。本发明专利技术的方法操作简单，易于大规模推广，同时可获得价值较高的金属镁和富硼料，也可收集CO，不污染环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热还原炼镁
，特别涉及。
技术介绍
硼镁石是一种富含硼和镁的矿物，目前对硼镁石最主要的利用是通过碳碱法生产硼砂，该方法会产生大量的含镁和硼的渣，即硼泥。硼泥大多被丢弃，严重地污染了环境，而且使硼泥中的有价元素浪费掉。先将硼镁石中的镁提取，再将富集有硼的渣用于生产无碱玻璃纤维，是一种综合利用硼镁石资源的新方法；基于此思路，冯乃祥等专利技术了以硼镁石为原料真空热还原制取金属镁及富硼料的方法(CN101899581)，该方法以低硅高镁的硼镁石为原料，以铝为还原齐U，先真空还原出金属镁，然后再种分或碳分回收铝，可取得较好的综合利用效果；所用低硅高镁硼镁石原料Mg0>30%，Si02〈10%。如果SiO2含量过高，过多的SiO2将与MgO结合，将影响镁还原率，以及使最后获得富硼料中的MgO含量高，开发一种适用于低硅和高硅硼镁石的综合利用的方法是目前急需解决的问题。
技术实现思路
针对高硅含量的硼镁石还原在技术上存在的上述问题，本专利技术提供，通过添加蛇纹石和石灰石，使用相对于金属铝更便宜的碳作还原剂，采用真空热还原法提取金属镁，同时获得价值高的富硼料。本专利技术的方法分为原料煅烧和碳热真空还原金属镁并获得富硼料两个阶段，具体方法包括以下步骤:· 1、分析硼镁石中MgO、B203、SiO2和CaO的含量。2、分析蛇纹石中MgO和SiO2含量,分析石灰石中CaO和SiO2的含量。3、准备蛇纹石、石灰石和硼镁石，使全部物料中Si02/B203的摩尔比为5 7.1，CaO/B2O3的摩尔比为1.5^2.3。4、将上述硼镁石、蛇纹石与石灰石分别破碎并磨细至粒径< 0.5mm,或混合后同时破碎并磨细至粒径< 0.5mm，获得一次磨细物料。5、将一次磨细物料混合均匀并制成团块。6、将团块在70(Tll0(rC条件下煅烧，脱去矿石挥发分，再将煅烧后的物料磨细至粒径< 0.1mm，获得二次磨细物料。7、向二次磨细物料中加入粒径< 0.1mm的碳质还原剂，加入量按碳质还原剂中C与二次磨细物料中的MgO摩尔比为1:1，然后制成球团，制团压力为l(T200MPa。8、将球团置于带有镁结晶器的高温还原炉中，在压力彡IOOOPa和温度110(Γ1500 条件下保温还原，时间为I 8h。9、还原结束后向带有镁结晶器的高温还原炉中通入保护气体，再冷却到800°C以下，取出镁结晶器，获得金属镁；带有镁结晶器的高温还原炉中获得富硼料。上述保温还原反应中主要反应的方程式为Mg0+C=Mg+C0。上述方法中保温还原产生的CO回收，降低环境污染。上述的富硼料富含硼、钙和硅，并含有少量镁，可用于制作无碱玻璃纤维。所述的碳质还原剂选取焦炭、煤、石墨和/或石油焦。所述的球团的短轴长度< 8cm。所述的蛇纹石中铁和镍的重量含量均< 1%。所述的保护气体选取氩气。本专利技术的原理是:通过蛇纹石和石灰石调节硼镁石的成分，通过碳质还原剂与MgO反应还原出金属镁；蛇纹石中的MgO可在后续还原中也将Mg提出，同时为还原剩余渣提供相应量SiO2 ;加入石灰石，既可保证还原洛CaO含量达到富硼料需求量,也可使硼镁石煅烧后B2O3与CaO结合形成2Ca0 -B2O3和3Ca0.Β203，使得MgO活性提高；Si02在还原阶段与B2O3与CaO发生造渣反应，有利于MgO还原的进行。本专利技术的方法操作简单，易于大规模推广，同时可获得价值较高的金属镁和富硼料，也可收集CO，不污染环境。 附图说明图1为本专利技术实施例1的用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法的流程示意图。具体实施例方式本专利技术实施例中采用的硼镁石的成分按重量百分比含Mg02(T50%，Β2032(Γ40%， Si025 25%，Ca05 15%，余量为灰分和杂质。本专利技术实施例中采用的蛇纹石中按重量百分比含MgO 40^49%, SiO2 40^49%,Fe ( 1%，Ni ( 1%，余量为灰分和杂质。本专利技术实施例中采用的石灰石中按重量百分比含CaO 5广58%，SiO2 1飞％。本专利技术实施例 中采用的碳质还原剂中的固定碳的重量百分比>75%。本专利技术实施例中磨细采用的设备为磨粉机。本专利技术实施例中煅烧时间为l 3h。本专利技术实施例中制成的球团为球型、椭球型、核桃型或圆柱型。实施例1 采用化学分析法分析硼镁石中MgO、B203、SiO2和CaO的含量，按重量百分比含Mg025%，B20322%, Si022 5%, Ca08%，余量为灰分和杂质； 采用化学分析法分析蛇纹石按重量百分比含MgO 43%，SiO2 43%, Fe0.4%, Ni0.5% ;采用化学分析法分析石灰石成分按重量百分比含CaO 55%, SiO2 2% ； 准备蛇纹石、石灰石和硼镁石，使全部物料中Si02/B203摩尔比为5，Ca0/B203摩尔比为2.2 ； 为了增大物料之间的接触面积，将上述硼镁石、蛇纹石与石灰石分别破碎并磨细至粒径< 0.5mm,获得一次磨细物料； 将一次磨细物料混合均匀并采用制砖机压制成团块；将团块置于煅烧炉中，以15°C /min的速度升温至500°C，保温50min，之后再升温至1000°C并保温煅烧2h，脱去矿石挥发分并提高MgO的活性，再将煅烧后的物料磨细至粒径(0.1mm,获得二次磨细物料； 向二次磨细物料中加入粒径< 0.1mm的碳质还原剂,碳质还原剂为固定碳的重量百分比78%的焦炭，加入量按碳质还原剂中C与二次磨细物料中的MgO摩尔比为1:1，然后采用对棍式压球机制成球团，制团压力为50MPa,制成的球团短轴< 8cm ； 将球团置于带有镁结晶器的高温还原炉中，球团量占带有镁结晶器的高温还原炉内容量的1/3，在压力200Pa和温度1400°C条件下保温还原，时间为2h ;保温还原产生的CO回收，降低环境污染； 还原结束后向带有镁结晶器的高温还原炉中通入保护气体氩气，再冷却到800°C以下，取出镁结晶器，获得金属镁，其纯度按重量百分比为99% ;带有镁结晶器的高温还原炉中获得富硼料，其成分按重量百分比含 CaO 22.56%, B2O3 12.75%, SiO2 54.93%,MgO 6.52%, Al2O31.74%，Fe2O3 < 0.5%，其他碱金属氧化物< 0.8%，用于制作无碱玻璃纤维。实施例2 分析硼镁石中Mg0、B203、SiO2和CaO的含量，按重量百分比含Mg030%，B20330%，Si0220%,Ca05%，余量为灰分和杂质； 分析蛇纹石按重量百分比含MgO 47%, SiO2 47%, Fe0.2%, Ni0.1% ;分析石灰石成分按重量百分比含Ca058%, SiO2 I % ； 准备蛇纹石、石灰石和硼镁石，使全部物料中Si02/B203摩尔比为5.5，Ca0/B203摩尔比为 2.3 ; 为了增大物料之间的接触面积，将上述硼镁石、蛇纹石与石灰石分别破碎并磨细至粒径< 0.5mm,获得一次磨细物料； 将一次磨细物料混合均匀并采用制砖机压制成团块； 将团块置于煅烧炉中，以20°C /min的速度升温至400°C，保温60min，之后再升温至700°C并保温煅烧3h，脱去矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）分析硼镁石中MgO、B2O3、SiO2和CaO的含量；（2）分析蛇纹石中MgO和SiO2含量，分析石灰石中CaO和SiO2的含量；（3）准备蛇纹石、石灰石和硼镁石，使全部物料中SiO2/B2O3的摩尔比为5~7.1，CaO/B2O3的摩尔比为1.5~2.3；（4）将上述硼镁石、蛇纹石与石灰石分别破碎并磨细至粒径≤0.5mm，或混合后同时破碎并磨细至粒径≤0.5mm，获得一次磨细物料；（5）将一次磨细物料混合均匀并制成团块；（6）将团块在700~1100℃条件下煅烧，脱去矿石挥发分，再将煅烧后的物料磨细至粒径≤0.1mm，获得二次磨细物料；（7）向二次磨细物料中加入粒径≤0.1mm的碳质还原剂，加入量按碳质还原剂中C与二次磨细物料中的MgO摩尔比为1:1，然后制成球团，制团压力为10~200MPa；（8）将球团置于带有镁结晶器的高温还原炉中，在压力≤1000Pa和温度1100~1500℃条件下保温还原，时间为1~8h；（9）还原结束后向带有镁结晶器的高温还原炉中通入保护气体，再冷却到800℃以下，取出镁结晶器，获得金属镁；带有镁结晶器的高温还原炉中获得富硼料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建平，狄跃忠，王耀武，冯乃祥，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：