[发明专利]用二氧化硫分解硼镁矿石制取硼酸的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及用硼酸镁矿石制取硼酸的方法及其装置，特别是用二氧化硫分解硼镁矿石制取硼酸的方法及其装置。

背景技术

硼矿是一种宝贵的矿藏，世界固体硼的资源主要分布在北美、俄罗斯、土耳其、中国等国家。而我国的富矿含B₂O₃在20％以上品位的硼镁矿资源90％以上是分布在西藏、青海地区。该硼镁矿产于青藏盐湖阶地，天然矿物组合为柱硼镁石、库水硼镁石，少量水硼镁石，外观呈糖粒状，内部为蜂窝状，极易粉碎和溶化。另外还有B₂O₃含量丰富的钠硼解石。世界上年需要B₂O₃矿石约120-150万吨，其中用于生产硼酸约90-100万吨，但由于大量的硼矿如硼镁矿、硼砂矿地处偏远、交通不便，销售成本中，运输费用占很大比重。例如西藏阿里地区，既无铁路又无公路，交通的不便导致运输费用增加，运输费用占销售成本的80％，此外，矿点分布在无人区，处于荒无人烟的戈壁、草滩盐湖边，缺水、无电、寒冷期长、海拔高(4300-4500米)，不适生活居住，无法形成矿区的生活区，因此现行开采方法是采富矿弃贫矿，一般是达到含B₂O₃为30％的则取走，达不到的丢弃不用。硼镁矿是一层层沉积形成，各层含量不同，需逐层挖开层层化验，被丢弃的25％含量左右的矿藏随处可见，造成破坏性的开采，浪费了大量宝贵的矿产资源。申请人曾提出一种含三氧化二硼矿石的提纯方法(申请号00103218.6申请日2000年3月28日)利用低品位的硼镁矿石，加热锻烧提纯，使提纯后的B₂O₃的品位提高至35％至左右，以降低矿石的外运成本，该方法简单易行，无需各种辅料，经济效益显著。但加热煅烧采用的是矿区缺少的燃煤，且硼酸品位提高仍嫌不足。

本发明内容

本发明的一个目的是提供一种用二氧化硫分解硼镁矿石制取硼酸的方法，与在矿区交通不便情况下，用锻烧法以煤加热该硼镁矿石提纯的方法相比，本发明除可节约矿区紧缺的燃料煤，降低提纯费用外，还比煅烧法大大提高提纯后的硼酸品位，可达80-90％，使被丢弃的低品位矿层得以充分利用。本发明的另一个目的是提供一种用二氧化硫分解硼镁矿石制取硼酸的装置。

本发明的一个目的是按如下技术方案实现的。用二氧化硫分解硼镁矿石制取硼酸的方法，其特征是：该方法包括以下步序：

(1)粉碎硼镁矿石，保持矿粉的粒度为80-120目，

(2)配制矿液，将矿粉与水混合搅拌均匀，水与矿石粉的比例为

   2.4-3.2∶1，

(3)分解反应，将矿液与二氧化硫气体进行反应，使矿粉中的三氧化

   二硼以硼酸形成转入该液体中，

(4)过滤，将反应后的液体过滤，去渣，

(5)冷却结晶，将过滤后的液体冷却，得结晶硼酸，

(6)固液分离，将结晶的硼酸与液体分离，分离后的液体送回至步序

   (2)配制矿液，

(7)干燥，将分离后的结晶硼酸干燥成产品硼酸。

本发明利用与硼镁矿区伴生的硫磺资源做为加热所需的燃料，由于在盐湖矿区伴生的硫磺矿很多，同样由于运输条件所限，使运费居高不下，故一直未能开采。本发明以硫磺矿石为燃料，用燃料产生的二氧化硫气体与硼镁矿石反应生产硼酸，其机理是：硫磺在空气中燃烧生成二氧化硫气体与含硼镁矿液反应，使硼镁矿石中的三氧化二硼溶转于矿液中，其它成分如镁、钙、硅等，形成难溶性的亚硫酸镁、亚硫酸钙沉淀下来，二氧化硅也沉淀下来，然后滤去残渣，将含硼酸的液体加以冷却，利用硼酸的溶解度随温度降低而减小的特性，使硼酸结晶逐步从滤液中析出，再经分离、干燥，即得固体硼酸。