[其他]碱解法加工硼矿

说明书

本发明属于硼矿加工。更进一步说是硼镁矿的加工工艺。

由品位较低的硼矿制取硼砂，例如由硼镁矿制取硼砂，多年来采用加压碱解法和碳碱法。六十年代初采用的是加压碱解法。近几年碳碱法被广泛地用于生产，并在加工低品位硼矿，特别是低品位硼镁矿中显示出一定的优越性。但是碳碱法的分解反应时间长达20～24小时，限制了进一步提高生产强度。与碳碱法相比，加压碱解法的分解反应时间能够缩短一半左右，但仍长达10小时，而且加工过程能耗大，同样也不利于大幅度提高生产强度。因此，加快分解反应，缩短反应时间，成为当前硼矿加工研究中的重点。

本发明提供一种加工硼矿的碱解方法，它既能极其显著地缩短反应时间，又能充分利用加工过程中矿粉的消化热、烧碱的溶解热和分解反应的反应热，同时又不用耐压设备，使分解反应在常压下快速进行。

本发明对碱法加工硼矿，特别是对碱法加工硼镁矿影响分解反应时间长短，即反应快慢的各个影响因素进行了综合分析，发现在碱浓度一定的条件下，液固比起了首要作用，反应速度随着液固比的下降而加快，即液固比越小反应时间越短。其次是加热方式的影响，当碱浓度和液固比一定时，升温速度越快反应时间越短。以上的分析亦就为加快分解反应，缩短反应时间指明了方向。

本发明在分析了硼矿的化学组成后发现，一般低品位的硼矿，其熟矿粉中均含有一定量的游离氧化镁和氧化钙，特别是低品位的硼镁矿，其熟矿粉中游离氧化镁和氧化钙含量一般都较高，它们在配料时能够产生大量的消化热，如能充分利用这一热量，再加上配料时烧碱的溶解热，可将料浆迅速升温至较高甚至达到或超过反应所需温度。

本发明注意到料浆中有电解质存在，因此本发明充分利用这一因素，使用电流直接加热料浆收到良好效果。使用电流直接加热料浆的方法，是使含有电解质的料浆既成为电导体，又是加热体，同时还是被加热体。电流直接加热料浆与前述的利用化学热自加热料浆的方法结合起来，彻底解决了料浆传热性能差所导致的升温慢问题。

本发明提供的方法是首先利用配料时熟矿粉的消化热和烧碱的溶解热以及其它反应热，使料浆自升温至分解反应温度，以完成分解反应。在上述的自升温热量达不到要求时，再用电流或高压蒸汽或烟道气直接加热料浆的方法补充热量，以完成分解反应。

本发明的要点是，将硼镁矿熟矿粉与烧碱及水按一定液固比在一有保温装置的反应器内配成料浆，矿粉的消化热和烧碱的溶解热使料浆迅速升温至较高温度，当料浆温度达到了反应温度时，反应放出的热量可维持反应温度5～25分钟，使分解率达到40～90%。当矿粉的消化热和烧碱的溶解热不够以及因热损失大或其它原因使料浆温度达不到反应温度时，再利用电流或高压蒸汽或烟道气直接加热料浆，使之迅速达到反应温度，并维持反应温度5～45分钟，使分解率达到40～95%。

例如，将品位为10～25%的硼镁矿熟矿粉与过量为0～140%的烧碱及可使碱浓度达到25～80%。液固比达到0.2～1.2的水在一装有金属电极并带有保温装置的绝缘反应器内配成料浆，熟矿粉的消化热和烧碱的溶解热可直接将所配料浆加热至40～140℃。当料浆温度超过120℃时，不需提供任何外热，反应热即可维持料浆温度在120℃以上5～25分钟，其分解率可达到40～90%，甚至更高。当熟矿粉的消化热和烧碱的溶解热不能使料浆温度达到120℃以上时，通过金属电极，用10～100V交流电直接加热料浆，使料浆温度迅速升至120℃以上，维持5～45分钟，其分解率达到40～95%。

本发明对于加工品位为10～25%的硼镁矿，最佳过量碱为60～100%，最佳液固比为0.4～0.8，最佳碱浓度为40～70%，使用不锈钢电极，最佳使用电压10～35V，最佳反应温度120～150℃，反应时间5～25分钟，分解率达到60～95%。

充分实施本发明，可以在短时间内达到较高的分解率。例如对于加工硼镁矿，一般仅需十几分钟即可达到加压碱解法或碳碱法几小时乃至十几小时甚至二十小时才能达到的分解率。本发明是在常压下进行分解反应，不需要耐压设备。正如本发明所述的那样，充分利用配料时的各种化学热，可以大幅度降低能耗，加工一吨硼镁矿熟矿粉，电耗仅为30～120度，甚至可以更低。由于本发明大幅度降低了配料的液固比，因此在后加工工序中可省去浓缩工序，更使本发明显示出节能的优点。

本发明适于加工品位在10%以上的硼镁矿和硬硼钙石矿，特别适于加工品位在10%以上的硼镁矿。

实例1