專利名稱:堿解法加工硼礦的制作方法
本發(fā)明屬于硼礦加工。更進一步說是硼鎂礦的加工工藝。
由品位較低的硼礦制取硼砂，例如由硼鎂礦制取硼砂，多年來采用加壓堿解法和碳堿法。六十年代初采用的是加壓堿解法。近幾年碳堿法被廣泛地用于生產(chǎn)，并在加工低品位硼礦，特別是低品位硼鎂礦中顯示出一定的優(yōu)越性。但是碳堿法的分解反應(yīng)時間長達20～24小時，限制了進一步提高生產(chǎn)強度。與碳堿法相比，加壓堿解法的分解反應(yīng)時間能夠縮短一半左右，但仍長達10小時，而且加工過程能耗大，同樣也不利于大幅度提高生產(chǎn)強度。因此，加快分解反應(yīng)，縮短反應(yīng)時間，成為當(dāng)前硼礦加工研究中的重點。
本發(fā)明提供一種加工硼礦的堿解方法，它既能極其顯著地縮短反應(yīng)時間，又能充分利用加工過程中礦粉的消化熱、燒堿的溶解熱和分解反應(yīng)的反應(yīng)熱，同時又不用耐壓設(shè)備，使分解反應(yīng)在常壓下快速進行。
本發(fā)明對堿法加工硼礦，特別是對堿法加工硼鎂礦影響分解反應(yīng)時間長短，即反應(yīng)快慢的各個影響因素進行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)在堿濃度一定的條件下，液固比起了首要作用，反應(yīng)速度隨著液固比的下降而加快，即液固比越小反應(yīng)時間越短。其次是加熱方式的影響，當(dāng)堿濃度和液固比一定時，升溫速度越快反應(yīng)時間越短。以上的分析亦就為加快分解反應(yīng)，縮短反應(yīng)時間指明了方向。
本發(fā)明在分析了硼礦的化學(xué)組成后發(fā)現(xiàn)，一般低品位的硼礦，其熟礦粉中均含有一定量的游離氧化鎂和氧化鈣，特別是低品位的硼鎂礦，其熟礦粉中游離氧化鎂和氧化鈣含量一般都較高，它們在配料時能夠產(chǎn)生大量的消化熱，如能充分利用這一熱量，再加上配料時燒堿的溶解熱，可將料漿迅速升溫至較高甚至達到或超過反應(yīng)所需溫度。
本發(fā)明注意到料漿中有電解質(zhì)存在，因此本發(fā)明充分利用這一因素，使用電流直接加熱料漿收到良好效果。使用電流直接加熱料漿的方法，是使含有電解質(zhì)的料漿既成為電導(dǎo)體，又是加熱體，同時還是被加熱體。電流直接加熱料漿與前述的利用化學(xué)熱自加熱料漿的方法結(jié)合起來，徹底解決了料漿傳熱性能差所導(dǎo)致的升溫慢問題。
本發(fā)明提供的方法是首先利用配料時熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱以及其它反應(yīng)熱，使料漿自升溫至分解反應(yīng)溫度，以完成分解反應(yīng)。在上述的自升溫?zé)崃窟_不到要求時，再用電流或高壓蒸汽或煙道氣直接加熱料漿的方法補充熱量，以完成分解反應(yīng)。
本發(fā)明的要點是，將硼鎂礦熟礦粉與燒堿及水按一定液固比在一有保溫裝置的反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱使料漿迅速升溫至較高溫度，當(dāng)料漿溫度達到了反應(yīng)溫度時，反應(yīng)放出的熱量可維持反應(yīng)溫度5～25分鐘，使分解率達到40～90%。當(dāng)?shù)V粉的消化熱和燒堿的溶解熱不夠以及因熱損失大或其它原因使料漿溫度達不到反應(yīng)溫度時，再利用電流或高壓蒸汽或煙道氣直接加熱料漿，使之迅速達到反應(yīng)溫度，并維持反應(yīng)溫度5～45分鐘，使分解率達到40～95%。
例如，將品位為10～25%的硼鎂礦熟礦粉與過量為0～140%的燒堿及可使堿濃度達到25～80%。液固比達到0.2～1.2的水在一裝有金屬電極并帶有保溫裝置的絕緣反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱可直接將所配料漿加熱至40～140℃。當(dāng)料漿溫度超過120℃時，不需提供任何外熱，反應(yīng)熱即可維持料漿溫度在120℃以上5～25分鐘，其分解率可達到40～90%，甚至更高。當(dāng)熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱不能使料漿溫度達到120℃以上時，通過金屬電極，用10～100V交流電直接加熱料漿，使料漿溫度迅速升至120℃以上，維持5～45分鐘，其分解率達到40～95%。
本發(fā)明對于加工品位為10～25%的硼鎂礦，最佳過量堿為60～100%，最佳液固比為0.4～0.8，最佳堿濃度為40～70%，使用不銹鋼電極，最佳使用電壓10～35V，最佳反應(yīng)溫度120～150℃，反應(yīng)時間5～25分鐘，分解率達到60～95%。
充分實施本發(fā)明，可以在短時間內(nèi)達到較高的分解率。例如對于加工硼鎂礦，一般僅需十幾分鐘即可達到加壓堿解法或碳堿法幾小時乃至十幾小時甚至二十小時才能達到的分解率。本發(fā)明是在常壓下進行分解反應(yīng)，不需要耐壓設(shè)備。正如本發(fā)明所述的那樣，充分利用配料時的各種化學(xué)熱，可以大幅度降低能耗，加工一噸硼鎂礦熟礦粉，電耗僅為30～120度，甚至可以更低。由于本發(fā)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濃縮工序，更使本發(fā)明顯示出節(jié)能的優(yōu)點。
本發(fā)明適于加工品位在10%以上的硼鎂礦和硬硼鈣石礦，特別適于加工品位在10%以上的硼鎂礦。
實例1將品位為21%的硼鎂礦熟礦粉200克與過量100%的燒堿及120毫升水在有保溫裝置的反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，在2～4分鐘內(nèi)料漿溫度迅速升至140～145℃，達到最高溫度后保持10分鐘，打漿過濾，測其分解率為92%。
該熟礦粉中含游離氧化鎂35%左右，含游離氧化鈣10%左右。
實例2將品位為21%的硼鎂礦熟礦粉200克與過量80%的燒堿及140毫升水在一裝有不銹鋼電極的反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱使料漿自升溫至120℃，再用20V交流電通過不銹鋼電極直接加熱料漿，料漿溫度從120℃升至145℃，約需5分鐘，電流即從十三安培降至四安培。然后出料打漿，測其分解率為90%。一噸熟礦粉耗電約為110度。
權(quán)利要求
1.一種加工硼鎂礦的堿解方法，其特征是將硼鎂礦熟礦粉與燒堿及水按一定液固比在一有保溫裝置的反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，當(dāng)熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱使料漿溫度達到了反應(yīng)溫度時，反應(yīng)熱維持反應(yīng)溫度5～25分鐘；當(dāng)熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱不能使料漿溫度達到反應(yīng)溫度時，利用電流或高壓蒸汽或煙道氣直接加熱料漿，使料漿達到反應(yīng)溫度，并維持反應(yīng)溫度5～45分鐘。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是將品位為10%-25%的硼鎂礦熟礦粉與過量為0～140%的燒堿及可使堿濃度達到25～80%、液固比達到0.2～1.2的水在一裝有金屬電極并帶有保溫裝置的絕緣反應(yīng)器內(nèi)配成料漿，熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱使料漿溫度迅速升至40～140℃;當(dāng)料漿溫度超過120℃時，反應(yīng)熱使料漿溫度維持在120℃以上5～25分鐘;當(dāng)熟礦粉的消化熱和燒堿的溶解熱不能使料漿溫度達到120℃，通過金屬電極，用10～100V交流電直接加熱料漿，使料漿溫度迅速升至120℃以上，維持5～45分鐘。
3.按照權(quán)利要求
1和2所述的方法，其特征是對于加工品位為10%～25%的硼鎂礦，最佳過量堿為60～100%，最佳液固比為0.4～0.8，最佳堿濃度為40～70%，最佳使用電壓為10～35V，最佳反應(yīng)溫度為120℃～150℃。
4.按照權(quán)利要求
2所述的方法，其特征是所說的金屬電極是不銹鋼電極。
專利摘要
目前采用的加工硼礦的堿解方法，例如加工硼鎂礦所用的加壓堿解法和碳堿法，分解反應(yīng)時間長達10小時以上。本發(fā)明采用一種常壓堿解的方法，控制一定的料漿配比，充分利用化學(xué)熱，在不加外熱或少加外熱的情況下，使分解反應(yīng)時間縮短為幾分鐘至幾十分鐘，例如加工品位為10～25％的硼鎂礦，分解反應(yīng)時間最長也僅為50分鐘。分解率可達40～90％。
文檔編號C01B35/00GK85102759SQ85102759
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者熊尚彬, 李國忠 申請人:化學(xué)工業(yè)部天津化工研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan