[发明专利]一种高炉富硼渣低温钠化制备硼砂的工艺

说明书

本发明公开一种高炉富硼渣低温钠化制备硼砂的工艺，包括如下步骤：1)富硼渣低温钠化：将高炉富硼渣与复合钠化剂混匀，焙烧，冷却至室温，得到钠化渣；2)钠化渣加入去离子水，加热回流下水浸，固液分离得到水浸渣和浸出液；3)浸出液蒸发浓缩、调整pH碱性、结晶分离得到硼砂。本发明采用高炉富硼渣为原料，采用适宜的钠化剂制备硼砂，硼浸出率高，硼砂品质符合国家标准，实现变废为宝，循环利用，可工业化推广。

技术领域

本发明涉及一种富硼渣利用方法，特别涉及一种高炉富硼渣低温钠化制备硼砂的工艺。

背景技术

我国硼矿资源较丰富，大部分硼矿资源以硼镁矿和硼铁矿形式存在。硼镁矿经过多年的开采已近枯竭，不能满足未来硼化工生产的需要。硼铁矿经高炉火法分离后得到含硼生铁和高炉富硼渣。目前，含硼生铁已成功应用于生产硼铸铁汽缸套、耐磨衬板和磨球等，所以，高炉富硼渣中硼的利用问题是整个硼铁矿火法分离技术路线能否贯通的关键问题。

近几年我国对高炉富硼渣的研究取得了很大的进展，但也存在许多问题。如硫酸法制取硼酸的生产过程中硫酸耗量大，酸解后的矿渣难以过滤，且对设备损坏严重；以高炉富硼渣为原料碳碱法制取硼砂，因富硼渣活性不高，导致制备硼砂时硼的浸出率不高；在熔态钠化－加压水浸制取硼砂工艺中高炉富硼渣在熔融状态反应，温度太高、操作困难，而且钙含量高时硼的浸出率较低。现有技术中富硼渣熔融钠化的方法，富硼渣熔融状态下(1500℃)直接加入碳酸钠钠化，温度较高能源消耗严重，不利用工业化的生产；而且富硼渣活性较低，钠化渣玻璃化会导致硼酸钠盐不容易被浸出。

高炉富硼渣的活性偏低、品位低，现有的富硼渣提硼工艺不能满足硼工业的要求，所以开发新的高炉富硼渣提硼工艺，对于加快硼铁矿的开发利用以及缓解我国硼矿资源紧张状况有着重要的现实意义。

CN108069434A公开硼矿与钙的化合物的混合物在650～900℃经过多级逆流焙烧反应，然后与活性炭混合碳解提取硼的技术方案，虽然降低了焙烧温度，但是该方案需要多级逆流反应，工序复杂，同时增加活性炭材料利用自身多孔吸附性能，降低了钙化物与矿物的接触，玻璃化程度较高，容易形成的不溶性物质，增加水浸难度，生产成本较高。

发明人课题组之前的工作探究了高炉富硼渣采用钠化剂低温钠化焙烧-水浸制取硼砂，但是硼的一次常压水浸浸出率较低，仅为70％左右，造成了硼资源的浪费。

发明内容

为了克服现有技术中硼的浸出率较低的缺陷，不能充分利用资源，本发明以高炉富硼渣为原料，采用无机钠和有机钠的复配钠化剂，大幅度提高了硼浸出率。

为了达到上述目的，本发明提供一种高炉富硼渣低温钠化制备硼砂的工艺，包括如下步骤：

1)富硼渣低温钠化：将高炉富硼渣与复合钠化剂混匀，焙烧，冷却至室温，得到钠化渣，所述复合钠化剂是无机钠盐和有机钠盐的复配；

2)钠化渣加入去离子水，加热回流下水浸，固液分离得到水浸渣和浸出液；

3)浸出液蒸发浓缩、调整pH为碱性、结晶分离得到硼砂。

高炉富硼渣钠化的原理是将富硼渣和钠化剂在一定条件下发生反应使富硼渣中的硼转化为可溶性的硼酸钠盐，再用水浸方式回收可溶性硼酸钠盐，达到硼元素的浸出和回收利用。

所述复合钠化剂为无机钠盐和有机钠盐的复配；所述无机钠源选自碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、氯化钠的一种或多种；所述有机钠盐优选有机羧酸钠，选自甲酸钠、乙酸钠、草酸钠的一种或多种；优选地，无机钠盐和有机钠盐的质量比为4:1至7:3。

所述复合钠化剂的加入量，使得钠与富硼渣中硼的摩尔比为1-5：1，优选3-4：1。

所述焙烧温度为600-800℃，所述焙烧时间为3-6h。