[其他]硼砂的制取方法

说明书

一种制取硼砂的方法。本方法以硼镁铁矿矿石、焦炭、工业苏打为原料，以电炉为主要设备，经过冶炼、熔态分离及富硼渣料钠化处理，硼酸钠盐加压水浸等主要工序，可产生出合格的硼砂产品，而熔态分离出的铁是其付产品。该种方法的优点是扩大了生产硼砂的资源，并能使硼镁铁矿中的有价元素均能得到充分利用。整个工艺经济可行。

本发明为一种制取硼砂的方法。

硼砂是一种重要的化工、冶金原料，而硼砂本身是以含硼矿物为原料予以制取的。迄今世界上已知的含硼矿物有二百多种，但目前实际开发利用的却只有斜方硼砂矿、硬硼钙矿、硼镁矿、盐湖卤水等少数几种。由于各种含硼矿物的物理化学性质各不相同，因此制取硼砂的方法亦有多种。在我国，现已探明的含硼矿物主要有两种，即贮量约为200万吨的硼镁矿和贮量约为2000万吨的硼镁铁矿，前者因B₂O₃含量已达20%以上而被普遍开采，后者则因B₂O₃含量偏低而做为“呆矿”一直未能开发利用。由于硼镁矿的贮量比较有限，且因开采而日益减少，所以开发利用新的硼砂资源，以硼镁铁矿为主要原料生产硼砂及其它产品，就成了本发明的目的。为此进行研究，结果表明：硼镁铁矿经熔态选择性还原一熔态分离铁及富硼渣料，然后将富硼渣料熔态钠化一加压水浸，采用上述流程制取硼砂是可行的，既能得到合格的目的产品，又能得到付产品铁，进而硼镁铁矿中的有价元素碳和铁均能得到利用，发明了一种制取硼砂的新方法。

本发明的构思是这样形成的：硼镁铁矿和硼镁矿的主要区别在于硼镁铁矿中除含有一定数量的硼化物外，还含有一定数量的铁的氧化物，因而硼镁铁矿中硼的含量比硼镁矿中硼的含量要低。但是，铁的氧化物比硼的氧化物易于被还原，只要控制好还原条件能使铁以金属形式存在于金属相中而硼仍以氧化物形式存在于渣相中，此时硼在渣中得到富集，其B₂O₃的含量可达20%左右，故称该渣为富硼渣。熔态下分离金属铁与富硼渣，并用这种富硼渣为主要原料，沿用现行的由硼镁矿制取硼砂的化工流程即可制取硼砂，但是考虑到熔化分离后富硼渣料处于高温熔化状态，如果能立既使之钠化，不仅反应速度快，效果好而且还能节约能源，由此将产生新的制取硼砂的工艺。根据上述构思，以硼镁铁矿、碎焦炭和工业苏打等为原料，从电弧炉，喷吹装置和加压浸出罐等为主要设备，采用包括原料处理、混合装料、冶炼、液态分离及富硼渣料钠化处理、硼酸钠盐浸出、蒸发结晶等工序在内的工艺过程，最后制取出了合格的硼砂产品。

本项发明制取硼砂对于原料的要求是：硼镁铁矿石中的B₂O₃含量不低于8%，较为适用于本发明的矿石成份如下表所列：

焦炭中固定碳的含量应不低于85%，一般的工业焦炭如炼铁用的碎焦炭即可满足要求;工业苏打为普通NaCO₃即可。

利用本发明制取硼砂的详细过程是：

1.原料处理工序。将矿石破碎到粒度直径在30mm以下，在氧化气氛的焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度在700～850℃之间，时间为4～8小时。焙烧矿石的目的是脱去一部分S和P及不利电炉冶炼的游离水和结晶水。将焦炭破碎到粒度直径在3mm以下。

2.混料工序。将上述破碎处理后的矿石和焦炭按100∶10～15的重量之比均匀混合，混合后一次装炉。装料时混合料重量同电炉吨位之比为1∶1即一吨的电炉装一吨混合料。

3.冶炼工序。本工序指对已装料的电炉送电升温，冶炼温度控制在1450～1550℃范围内。在此温度范围内，还原剂焦炭将把铁从铁的氧化物中还原出来，其反应如下：

3Fe₂O₃+C＝2Fe₃O₄+CO_（a）

Fe₃O₄+C＝3FeO+CO_（a）

FeO+C＝Fe+CO_（9）

在混和料与气体的微观或宏观接界处亦可能发生如下反应：