硼精礦加壓堿解法偏硼酸鈉清潔制備工藝研究.pdf

1、針對(duì)硼工業(yè)碳?jí)A法處理翁泉溝硼精礦生產(chǎn)硼砂硼酸存在的高能耗、低資源利用率和硼泥嚴(yán)重污染環(huán)境等問題，開發(fā)了處理硼鐵礦選礦所得硼精礦的加壓堿解–苛化除雜–結(jié)晶分離新工藝，實(shí)現(xiàn)了偏硼酸鈉清潔生產(chǎn)。本論文以NaOH強(qiáng)化分解硼精礦為切入點(diǎn)，進(jìn)行應(yīng)用基礎(chǔ)研究和過程優(yōu)化，主要取得以下創(chuàng)新性進(jìn)展：
　　(1)首次提出處理硼精礦的加壓堿解–苛化除雜–結(jié)晶分離工藝。NaOH溶液選擇性溶出硼精礦中B，達(dá)到與Mg和Fe良好的分離效果，溶出反應(yīng)快，溶出率高。

2、系統(tǒng)考查了初始NaOH溶液濃度、溶出溫度、反應(yīng)時(shí)間、液固比、攪拌速度和礦石粒度等因素對(duì)B溶出率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在初始NaOH溶液濃度25％、溶出溫度140℃、反應(yīng)時(shí)間2 h、NaOH溶液與硼精礦質(zhì)量比4:1、攪拌速度500 r/min和礦石粒度小于74μm的優(yōu)化條件下，B2O3渣計(jì)溶出率為95.91%。
　　(2)研究了硼精礦加壓堿解過程的宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，硼精礦中B的溶出過程為收縮核模型的表面化學(xué)反應(yīng)控制，實(shí)驗(yàn)條件

3、下宏觀動(dòng)力學(xué)方程為1?(1?X)1/3=1.3712×102×e(?31640/(RT))×t，表觀活化能E=31.64 kJ/mol。采取提高溶出反應(yīng)溫度和初始NaOH溶液濃度等措施能強(qiáng)化B的溶出過程。
　　(3)初步研究了溶出液CaO苛化除雜和硼泥洗滌。結(jié)果表明，溫度對(duì)苛化效果影響明顯，100℃苛化2 h，溶出液脫Si率69.93%。硼精礦最優(yōu)溶出條件所得濕硼泥在各級(jí)洗滌溫度90℃、時(shí)間1 h、洗水和濕硼泥質(zhì)量比3:1下三級(jí)逆

4、流漿化洗滌，Na2 O和B2 O3含量分別降至0.35%和0.45%，漿洗效果顯著。
　　(4)測(cè)定了NaOH?NaBO2?H2O理想體系的結(jié)晶成核誘導(dǎo)期和40和90℃的溶解度等溫線。結(jié)果表明，該體系結(jié)晶成核誘導(dǎo)期短，屬易結(jié)晶體系；NaBO2溶解度隨溫度升高而明顯增大，隨NaOH溶液濃度增大而先減小后變緩，可采用冷卻結(jié)晶從溶出液中分離偏硼酸鈉，避免了蒸發(fā)結(jié)晶的高能耗問題。
　　(5)探索實(shí)驗(yàn)表明，影響串聯(lián)溶出反應(yīng)B轉(zhuǎn)化率的主

5、要因素為NaOH補(bǔ)加量、溶液中B濃度和溶出溫度等。B主要伴生元素Mg, Fe, Si和Al等的溶出行為研究表明，硼精礦加壓堿解過程部分Si和Al從固相轉(zhuǎn)入液相，Mg和Fe等基本富集于渣相終硼泥，終硼泥主要物相為 Mg(OH)2。兩級(jí)串聯(lián)溶出的四次循環(huán)工藝實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，第一級(jí)最優(yōu)溶出條件，第二級(jí)溫度150℃，其余參數(shù)和第一級(jí)一致的溶出條件下，各次溶出 B轉(zhuǎn)化率86.84~96.26%，第二級(jí)溶出液含 B27.33~29.84 g/L，