[发明专利]一种基于循环节能的硼砂生产工艺及装置

说明书

本发明公开了一种基于循环节能的硼砂生产工艺。其包括以下步骤：①硼镁矿石粉预反应；②预反应的物料进入直燃式旋流焙烧炉焙烧；③流化床预反应器分离出的气体去硼砂闪蒸干燥器；气体经除尘、冷却、除湿作为碳解反应的二氧化碳气源；④用混合碱液、熟硼镁矿石粉、硼砂母液及洗涤水配制碳解浆液；⑤采用两级串联连续碳解釜碳解；⑥碳解COsubgt;2/subgt;尾气经碱液吸收后排空；⑦压滤与滤渣处理过程。⑧滤液冷却结晶过程。⑨晶浆经离心分离得到硼砂，去步骤③得到硼砂产品。还提供了一种用于该工艺的装置。本发明硼镁矿石粉熟化时间短、活性高、硼砂质优；回收COsubgt;2/subgt;生成的NaCOsubgt;3/subgt;可用于碳解反应，采用射流搅拌碳解率高，碳解时间短，绿色环保，综合节能50％。

技术领域

本发明属于化学工程学科领域，涉及一种硼砂生产工艺及装置。具体地说涉及一种基于循环节能的硼砂生产工艺及装置。

背景技术

焙烧法是一种常见的硼镁矿石加工利用的方法。尽管硼镁矿石的加工工艺有所不同，但第一步都是对硼镁矿石进行高温焙烧处理，目的就是提高硼镁矿石的活性。硼镁矿石及伴生矿物的晶体结构紧密，硬度高，化学活性低，在碳碱法中不能直接使用。硼镁矿石焙烧活化后，则结构疏松，硬度降低，活性提高。

对硼镁矿石进行活化焙烧存在的主要问题是焙烧工艺条件难控制，熟硼镁矿石活性差。目前对于硼镁矿石的焙烧尚无先进的工业化装置，少数厂家仍采用竖窑、回转窑作为硼镁矿石的焙烧设备，用竖窑、回转窑焙烧得到的熟硼镁矿石，通常活化率和浸取率较低，并且能耗高，能源利用率低，焙烧周期长，含尘尾气排放温度高，CO₂直接排放，环境污染严重，硼镁矿资源难以被很好地利用。国内众多专家和研究人员试图采用流态化焙烧方式，但由于硼镁矿石含有20％～30％(质量分数)的表面水，使其应用受到很大阻碍。

碳碱法加工硼镁矿生产硼砂是气、液、固三相反应。反应由下述5个步骤构成：①CO2扩散通过气膜进入气液界面；②CO₂溶解于液相中，再扩散通过液膜进入液相本体；③溶解的CO₂与碱反应生成HCO₃^-；④HCO₃^-和溶解的部分CO2再扩散通过液相间的液膜到达矿粉表面(如果熟矿粉是疏松多孔，还要由毛细管内扩散进入矿粉内部)；⑤HCO₃^-和溶解的部分CO₂与矿物进行反应。在这5个反应步骤中，HCO₃^-和溶解CO₂与熟硼镁矿石粉的反应是最慢的一步。为了加快这一步反应，工业上将反应温度提高到135℃以上(低于125℃，矿粉就没有活性，不能进行反应)，将矿物必须磨碎到75μm～100μm，且在强烈搅拌下进行。即使采取这些措施之后，反应还是较慢，依然是控制步骤。

因此，碳碱法存在以下缺点：①反应时间长，一般要18小时～20小时；②硼的浸出(分解)率低，比加压碱解法低5％以上；③CO₂利用率低，一般为仅50％～60％；④设备利用率低，能耗高。