[发明专利]一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法

说明书

技术领域

本发明属于热还原炼镁技术领域，特别涉及一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法。

背景技术

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，冯乃祥等发明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，以铝为还原剂，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MgO>30%，SiO₂<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。

发明内容

针对高硅含量的硼镁石还原在技术上存在的上述问题，本发明提供一种用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法，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。

本发明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、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。

上述保温还原反应中主要反应的方程式为MgO+C=Mg+CO。

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。

本发明的原理是：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，既可保证还原渣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2CaO·B₂O₃和3CaO·B₂O₃，使得MgO活性提高；SiO₂在还原阶段与B₂O₃与CaO发生造渣反应，有利于MgO还原的进行。

本发明的方法操作简单，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为本发明实施例1的用硼镁石制取金属镁及富硼料的方法的流程示意图。

具体实施方式