專利名稱：硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國硼礦資源由于有了遼東翁泉溝硼鎂鐵礦而豐富。目前我國硼原料工業(yè)主要以硼鎂礦為原料，由于結(jié)構(gòu)簡單易于加工，經(jīng)過幾十年的開采，硼鎂礦的貯量大幅度的減少，隨著工業(yè)發(fā)展，硼鎂礦已不能滿足硼市場的需求。遼寧硼鐵礦貯量B2O3大于2000萬噸，鐵大于2.8億噸，MgO大于7500萬噸。遼寧硼鐵礦為硼鎂磁鐵礦石，TFe～30％，雖然與東北地區(qū)鐵礦品位相近，但礦區(qū)的鐵貯量僅占全國總鐵量的1％左右，該礦含B2O3～7.5％，但B2O3貯量確占全國B2O3總貯量的58％，由于有這個礦區(qū)，使中國硼貯量占全世界第四位。又由于該礦經(jīng)地質(zhì)作用，多數(shù)已分解為完全的硼鎂石磁鐵礦型礦石，以磁鐵礦、硼鎂石、硼鎂鐵礦、蛇紋石混雜，通過物理方法，如粉碎、拋尾、磁選(強磁弱磁)很難把鐵和硼、鎂分離。上世紀七十年代起我國已有一些院校、科研單位進行了大量的研究，主要有如下幾種路線以東北大學為代表的通過高爐煉鐵，先回收鐵，后富硼渣的技術(shù)(ZL 89105056審定公告CN 1013451)，但由于硼的回收率太低且由于“過燒”其中的硼已失去活性難予被采納。申請?zhí)枮?2109097(公開號CN 1374150)的磁—重選分離法，以分段粉碎拋尾、磁選分離出鐵精礦和硼精礦，分別回收鐵和硼。目前硼鐵礦分離鐵精礦已用于煉鐵，而分離出的硼精礦由于B2O3只有13％左右，比白礦(硼鎂礦)制硼酸成本要高的多，不可能工業(yè)化，因此該技術(shù)也難于被采納，而硼精礦被堆積，縱然買價很低仍然堆積。
用化學方法對硼鐵礦進行分離的報道不少。發(fā)明名稱為硫酸分解硼鎂鐵礦綜合利用工藝的ZL 95110090(授權(quán)公告CN 1039112)專利是利用硫酸分解硼鐵礦用了阻溶鐵劑和從生產(chǎn)母液中回收硼和硫酸鎂技術(shù)，制取高收率硼酸和高質(zhì)量的一水硫酸鎂，雖然工藝可行但由于生產(chǎn)過程中母液量大、操作工藝繁雜、回收成本高等因素，無法和硼鎂礦富礦生產(chǎn)硼酸相比，因此至今也沒有被采用。申請?zhí)枮?5115621(公開CN 1117023)、發(fā)明名稱為由硼鎂鐵礦制備硼酸和氧化鎂的方法是將經(jīng)800℃灼燒礦粉與硫銨反應，再經(jīng)反復過濾、結(jié)晶而完成。由于存在上述專利技術(shù)同樣的問題無法解決難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一條技術(shù)上合理，經(jīng)濟上可行，能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的從硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離技術(shù)路線。
本發(fā)明的技術(shù)路線是；是用硫酸、硝酸或者硫酸和硝酸的混酸分解硼鎂礦，一次性制得固體硼酸、一水硫酸鎂，通過硼鎂飽和溶液使硼酸、一水硫酸鎂、鐵、酸不溶物分離。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是硼鎂鐵礦粉碎顆粒要細，需達到100目或更細，在有攪拌裝置的反應器中使礦粉在濃度為54％～80％的無機酸(如硫酸)中攪拌反應5～10min，控制反應物pH值1.50～4.50。反應是放熱的，其溫度自動升高，最高可達160℃，此狀態(tài)下反應產(chǎn)生的水不斷蒸發(fā)，使無機酸始終保持較高濃度，則反應可持續(xù)進行至完全。反應畢將反應物(酸性硼鎂鐵礦)堆放降溫，當降至室溫時物料已完全干固，并可成粉狀，其含水量＜20％。
在常溫下，將上述反應畢的固體物置入硼酸和硫酸鎂的飽和溶液(簡稱硼鎂飽合液)中，使比重大的鐵和酸不溶物沉降則與硼酸和硫酸鎂首先分離出來，通過磁選得到鐵精礦粉；繼續(xù)利用硼酸易于在飽和溶液中漂浮的特性，與一水硫酸鎂分離，得到粗硼酸，可用于某些硼化物生產(chǎn)，也可精制得到精硼酸；硫酸鎂可作農(nóng)業(yè)肥料也可精制成工業(yè)硫酸鎂。
硼鐵礦粉如果是用經(jīng)過灼燒而成的熟礦粉，粒度80目即可。
所述無機酸是硫酸，也可用廢硝酸，甚至于硫酸和廢硝酸的混酸均可。在不含影響分離后產(chǎn)品質(zhì)量的組分時回收的或廢的上述酸都可以用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出效果為1.本發(fā)明的加工方法生產(chǎn)工藝簡單，流程短，設(shè)備投資省，生產(chǎn)成本最低；實現(xiàn)了直接生產(chǎn)硼酸、一水硫酸鎂和分離出鐵精粉；2.加工方法獨特，生產(chǎn)過程不腐蝕設(shè)備，不產(chǎn)生廢液的排放，環(huán)保效果好；3.本發(fā)明由于酸化硼礦直接制得粉狀硼酸、一水硫酸鎂，更適用于低硼礦，而且硼的收率很高；
4.本工藝不僅用于硼鎂鐵礦，還適用于硼鎂礦以及鹽湖硼礦的加工，甚至于還適用于硼鐵礦中，粉碎分離得到鐵精礦中約4％左右的硼回收，真正做到硼鐵礦中，硼、鎂、鐵的綜合利用；5.本發(fā)明對硼鐵礦、硼鎂礦的綜合利用，使含硼量高低不同的各種硼礦真正具備了開采價值。
具體實施方試實例1取含B2O311.2％，MgO 35.6％，F(xiàn)e 9.75％的硼鐵礦粉100kg，粒度為通過100目篩，加到帶有攪拌裝置的反應器中，加50kg水，攪拌下加入90kg濃度為93％的硫酸，反應5～10min。期間反應物料自動升溫，開始反應比較慢，隨著反應溫度的升高反應速度不斷加快，反應速度的加快則溫度更高，最高可達160℃，此期間物料中的水不斷蒸發(fā)。反應完成后將物料卸出，堆放降溫。隨著溫度降低物料開始固化，降至室溫時物料成粉狀，得到粉狀物210kg，pH為2.01，含水量15％。經(jīng)分析測試，含全硼(B2O3)4.82％，其水溶硼(B2O3)4.43％；全鎂(MgO)16.76％，枸溶鎂(MgO)13.50％；含F(xiàn)e 4.14％，H2O 15.8％。
將所得固體粉狀物加到裝有硼鎂飽和液的分離裝置中，鐵和酸不溶物皆沉于液下，分出；硼酸漂浮于上，則與一水硫酸鎂分開。鐵和酸不溶物經(jīng)磁選得鐵精礦粉；硼酸、一水硫酸鎂各自過濾得其產(chǎn)品。經(jīng)精制得符合質(zhì)量標準的硼酸15.7kg，一水硫酸鎂93kg，鐵精礦粉8.7kg。
實例2取含B2O312.19％，MgO 28.5％，F(xiàn)e 18.0％的硼鐵礦粉100kg(100目)，加到帶有攪拌的反應裝置中攪拌下加入濃度為74.4％的硫酸溶液63.4Kg，反應8min，反應畢物料卸下堆放降溫。得固體物料166Kg，pH為3.24。物料含全B2O36.97％，水溶B2O34.37％；全MgO 18.8％，枸溶MgO 12.94％；Fe 9.50％，H2O 9.8％。
將所得固體粉狀物加到裝有硼鎂飽和液的分離裝置中，用實例1同樣的方法分離得到硼酸12.4kg，一水硫酸鎂93.70kg和鐵精礦粉15.80kg。
實例3取100目硼鐵礦粉(含B2O311.40％，MgO 35.70％，F(xiàn)e9.75％)100kg和50kg水加入帶有攪拌器的反應器中，加入濃度為93％的硫酸97kg，反應5～10min，卸料堆放降溫得固體反應物料210kg，pH為3.0，含水15％，全MgO16.76％，枸溶MgO 13.57％；全B2O34.71％，水溶B2O34.66％，F(xiàn)e 4.23％。將所得固體粉狀物加到裝有硼鎂飽和液的分離裝置中，用實例1同樣的方法分離得到硼酸16.59kg，一水硫酸鎂106.1kg和鐵精礦粉8.9kg。
實例4取如實例1硼鐵礦的熟礦粉(80目)100kg，反應及其后處理同實例1，得到相同的效果。
實例5取100目的含B2O324.70％，MgO 42.90％的硼鎂礦粉100kg、水65kg加到帶有攪拌器的反應器中，拌器下加入濃度為93％硫酸140kg，反應5～10min，卸料堆放降溫得固體反應物料265kg，pH為1.75。物料含水10％，全B2O38.56％，水溶B2O38.43％；全MgO 15.50％，枸溶MgO 14.90％。將所得固體粉狀物加到裝有硼鎂飽和液的分離裝置中，用實例1同樣的方法分離得到硼酸37.7kg，一水硫酸鎂129.0kg。
實例6取實例1所用同樣的硼鐵礦粉100kg，與45kg的水加到反應器中，攪拌下加入95kg混酸(由85kg93％硫酸和10kg65％硝酸混合成)，反應5～10min，卸料堆放降溫得固體反應物料215kg，pH為1.75含水量15％。經(jīng)分析測試，含全硼(B2O3)4.80％，其水溶硼(B2O3)4.40％；全鎂(MgO)16.73％，枸溶鎂(MgO)13.48％；含F(xiàn)e6.90％。
權(quán)利要求
1.硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離方法，是用硫酸與硼鐵礦粉反應，其特征在于其步驟為(1)攪拌下，硼鐵礦粉與濃度為54～80％的無機酸反應5～10min，其間物料自動升溫，最高可達160℃，反應畢卸料堆放降溫，至室溫物料固化成粉，pH為1.5～4.5，含水＜20％；其中，所述硼鐵礦粉的粒度為100目或更細；所述無機酸為硫酸、硝酸或硫酸和硝酸的混酸；(2)固體物置入硼酸和硫酸鎂的飽和溶液中，鐵和酸不溶物沉降則與硼酸和硫酸鎂首先分離出來；利用硼酸易于在飽和溶液中漂浮的特性，與一水硫酸鎂分離；分別過濾得到硼酸和一水硫酸鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離方法，其特征在于所述的硼鐵礦粉為熟礦粉，其粒度為80目或更細。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離方法，其特征在于所述的無機酸為廢硝酸或硫酸和廢硝酸的混酸。
全文摘要
一種硼鐵礦中硼、鎂、鐵的分離方法，硼鎂鐵礦粉(100目或更細)，在攪拌下使礦粉在濃度為54％～80％的無機酸(如硫酸)中反應5～10min，控制反應物pH值1.50～4.50。反應放熱其溫度自動升高，最高可達160℃，此狀態(tài)下反應產(chǎn)生的水不斷蒸發(fā)，使無機酸始終保持較高濃度，則反應可持續(xù)進行至完全。反應畢將反應物堆放降溫，降至室溫時物料已干固成粉狀，其含水量＜20％。將上述反應畢的固體物置入硼鎂飽合液中，鐵和酸不溶物沉降則與硼酸和硫酸鎂首先分離出來，通過磁選得到鐵精礦粉；利用硼酸易于在飽和溶液中漂浮的特性，與一水硫酸鎂分離，各自過濾得硼酸和一水硫酸鎂。
文檔編號C22B3/22GK1786219SQ20051012936
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者張有俊, 胡月陽 申請人:大連市中山區(qū)鑫陽礦業(yè)化工研究所