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辽宁凤城硼铁矿加工新工艺的提出

辽宁凤城硼铁矿加工新工艺的提出. Tianjing University. 报 告 人： 殷 保 稳 导 师：张 懿 院 士 张 亦 飞 研究员 2012 年 10 月 11 日. 目录. Tianjing University. CONTENTS. 硼铁矿的矿物组成及化学成分. 一. 硼铁矿的 加工现状. 二. 硼铁矿加工存在的难题及新工艺的提出. 三. 一、 硼铁矿的矿物组成及化学成分. Tianjing University.

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辽宁凤城硼铁矿加工新工艺的提出

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Presentation Transcript

  1. 辽宁凤城硼铁矿加工新工艺的提出 Tianjing University 报 告 人：殷 保 稳 导 师：张 懿 院 士 张 亦 飞 研究员 2012 年 10 月 11 日

  2. 目录 Tianjing University CONTENTS 硼铁矿的矿物组成及化学成分 一 硼铁矿的 加工现状 二 硼铁矿加工存在的难题及新工艺的提出 三

  3. 一、硼铁矿的矿物组成及化学成分 Tianjing University 硼（B）是元素周期表中第三主族唯一的非金属元素，性质介于金属与非金属间 硼及其化合物广泛应用于在化工、医药、轻工、纺织、电子、冶金、建 材、国防军工、航天航空及核工业、农业等领域。 硼砂（ Na2B4O7·10H2O ）主要用于玻璃和搪瓷行业。 硼酸（ H3BO3 ）主要应用于玻璃制造行业。

  4. Tianjing University 世界硼资源以钠硼解石、天然硼砂和硬硼钙石为主，简单处理即可制得硼砂硼酸。 中国辽宁凤城翁泉沟硼铁矿是一个大型的综合性含铀硼铁矿床，储量达2.83亿吨B2O3储量2185万吨，占全国总量的58%，铀储量1.3585万吨。硼活性差，处理困难。一般流程是机械选矿抛尾→化工冶金 磁铁矿 矿物学组成 • 硼镁石-磁铁矿 硼镁石-磁铁矿-硼镁铁矿 磁铁矿-硼镁铁矿 化学组成特点 硼铁共生，普遍含铀，富镁贫钙多硫 影响工艺矿物学的主要矿物 磁铁矿、硼镁石和蛇纹石，总量82.39% 低品位复杂难加工矿

  5. 二、硼铁矿的加工现状 Tianjing University 硼铁矿 采矿 硼铁矿原矿 磁选法选矿 铀水冶 磁重法选矿 铀精矿 含硼铁精矿 硼精矿 铁硼混合精矿 硫酸法 阻溶剂 造块 送炼铁厂 固相还原 含富铁尾渣 硼酸、盐析法副产水硫酸镁 粉末或成型焙烧 富硼渣 高炉Fe\B分离 熔化分离 浸渣处理 浓CO2富集碳解 富硼渣 炼铁原料送炼铁厂 碳碱法制硼砂 多硼酸钠法制硼酸副产硫酸钠 硼精细化工、含硼新型材料硼铁合金 氧化硼

  6. Tianjing University

  7. Tianjing University 火法分离工艺：首先将硼铁矿进行粗粒抛尾选矿，选出含硼铁精矿，尾矿为硼精矿，是硼化工的优质原料，然后将含硼铁精矿进行第二次铁硼分离，得到产品为含硼生铁，同时产生富硼渣，经缓冷处理后用于生产硼酸或硼砂。硼精矿经动态旋转炉焙烧提高活性，可获得活性大于85%，B2O3品位16%~18%的熟硼粉。硼铁矿石按选择性还原原理可采用电弧炉、矿热炉和高炉3种冶金设备进行铁硼分离, 3 种设备都进行过小规模工业实验。 湿法分离工艺： 盐酸浸出法分离硼铁、碳铵法提取镁盐的化工冶金半工业试验。

  8. 硼砂、硼酸的加工方法 Tianjing University 硫酸法 碱解法 选矿 硼铁矿 硼精矿 硼砂 酸碱联产法 碳碱法 硫酸法 碳铵法 多硼酸钠法 二步法 硼 酸 碳碱法工艺流程短、成本低的优越性使得国内大多数硼砂厂先后改用碳碱法制硼砂 二步法工艺流程设备简单、工艺条件易控制、产品质量好、技术成熟、耗酸量低 、产品质量稳定可靠，国内普遍使用此法生产硼酸。

  9. 碳解制硼砂、二步法制硼酸流程及原理 Tianjing University 硼镁矿 焙烧 碳解 过滤 硼砂溶液蒸发、结晶 硼砂 酸解 硼酸 碳解主反应： 2Mg2B2O5+Na2CO3+CO2+2H2O→Na2B4O7+2MgCO3+2Mg(OH)2 2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2=Na2B4O7+4MgCO3（CO2过量） 气、液、固三相反应体系，反应后形成Na2B4O7-NaHCO3-H2O溶液体系，通过蒸发 结晶、离心分离制得硼砂。 影响碳解的因素有硼矿石焙烧质量、矿分细度、碱量、液固比、反应温度及CO2分压。 酸解反应： Na2B4O7 ·nH2O ＋ H2SO4 → Na2SO4 + H3BO3 Na2B4O7 ·nH2O + HNO3 → NaNO3 + H3BO3 固液两相反应体系，反应后形成H3BO3-Na2SO4-H2O三元体系，利用不同温度 下的溶解度差异，将它们从冷却结晶液中分离出来。 目前首钢硼铁硼化工厂使用此法生产！

  10. Tianjing University 1、碳解反应过程硼转化率低（60%~75%） 2、碳解反应前，硼精矿粉需要在800 ℃~1000 ℃进行活化焙烧以提高硼的活性，能耗高 3、传统的碱解法也需要先对硼镁矿活化焙烧，后续工艺流程复杂，且主要处理高品位硼镁矿 三、现有技术存在的问题及新工艺的提出 针对两性金属难处理矿，中科院过程所绿色专家张懿院士团队研发的亚熔盐技术成功解决了铝土矿、钒钛磁铁矿、红土镍矿等难加工矿的处理问题。

  11. Tianjing University 亚熔盐湿法冶金技术平台-----氧化铝清洁生产 铝土矿溶出反应： AlOOH(s) + NaOH(aq) = NaAlO2(aq,s) + H2O 水合铝酸钠结晶及其晶体的溶解反应： 2NaAl(OH)4(aq) Na2O·Al2O·2.5H2O(s) + H2O 种分反应： NaAl(OH)4(aq) Al(OH)3(s) + NaOH(aq) 特点：处理一水硬铝石时，溶出过程低温、常压。投资少、操作条件温和、能耗低。 NaOH亚熔盐氧化铝清洁生产技术已在进行万吨级规模的示范运行！

  12. Tianjing University 全湿法无焙烧技术，节能 意 义 新技术原设备，减少固定投资费用 亚熔盐介质循环，减低原材料消耗 减少渣相硼泥硼夹带损失，增产创效 技术瓶颈 硼精矿中有部分Si、Ca、Al溶解在液相中，需脱硅除杂！

  13. 亚熔盐法处理硼精矿区别于传统的碱解法1、硼精矿原矿不经活化焙烧，直接溶出2、多级串联溶出工艺富集硼的浓度，高浓度溶出液不经蒸发浓缩直接冷却结晶亚熔盐法处理硼精矿区别于传统的碱解法1、硼精矿原矿不经活化焙烧，直接溶出2、多级串联溶出工艺富集硼的浓度，高浓度溶出液不经蒸发浓缩直接冷却结晶

  14. Tianjing University 亚熔盐技术处理硼精矿流程图 原矿粉碎 苛化母液 亚溶盐溶浸 渣相 CaSiO3 固液分离 过滤 脱硅 液相 浆化洗涤 富含Mg、Fe、U的硼泥 母液 蒸发结晶 硼砂 干燥 酸解 CO2 硼酸产品 分离 母液 结晶

  15. 谢谢批评指正

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