[其他]硼砂的制取方法

在審

• 申請號: 101987000001578
• 申請日: 1987-06-24
• 公開（公告）號: CN1003709B
• 公開（公告）日: 1989-03-29
• 發明（設計）人: 冀春霖;劉素蘭;崔傳孟;張顯鵬;張國范;奚正平;袁文菊
• 申請（專利權）人: 東北工學院
• 代理公司: 東北工學院專利事務所
• 代理人: 安宇宏

一種制取硼砂的方法。本方法以硼鎂鐵礦礦石、焦炭、工業蘇打為原料，以電爐為主要設備，經過冶煉、熔態分離及富硼渣料鈉化處理，硼酸鈉鹽加壓水浸等主要工序，可產生出合格的硼砂產品，而熔態分離出的鐵是其付產品。該種方法的優點是擴大了生產硼砂的資源，并能使硼鎂鐵礦中的有價元素均能得到充分利用。整個工藝經濟可行。

本發明為一種制取硼砂的方法。

硼砂是一種重要的化工、冶金原料，而硼砂本身是以含硼礦物為原料予以制取的。迄今世界上已知的含硼礦物有二百多種，但目前實際開發利用的卻只有斜方硼砂礦、硬硼鈣礦、硼鎂礦、鹽湖鹵水等少數幾種。由于各種含硼礦物的物理化學性質各不相同，因此制取硼砂的方法亦有多種。在我國，現已探明的含硼礦物主要有兩種，即貯量約為200萬噸的硼鎂礦和貯量約為2000萬噸的硼鎂鐵礦，前者因B₂O₃含量已達20%以上而被普遍開采，后者則因B₂O₃含量偏低而做為“呆礦”一直未能開發利用。由于硼鎂礦的貯量比較有限，且因開采而日益減少，所以開發利用新的硼砂資源，以硼鎂鐵礦為主要原料生產硼砂及其它產品，就成了本發明的目的。為此進行研究，結果表明：硼鎂鐵礦經熔態選擇性還原一熔態分離鐵及富硼渣料，然后將富硼渣料熔態鈉化一加壓水浸，采用上述流程制取硼砂是可行的，既能得到合格的目的產品，又能得到付產品鐵，進而硼鎂鐵礦中的有價元素碳和鐵均能得到利用，發明了一種制取硼砂的新方法。

本發明的構思是這樣形成的：硼鎂鐵礦和硼鎂礦的主要區別在于硼鎂鐵礦中除含有一定數量的硼化物外，還含有一定數量的鐵的氧化物，因而硼鎂鐵礦中硼的含量比硼鎂礦中硼的含量要低。但是，鐵的氧化物比硼的氧化物易于被還原，只要控制好還原條件能使鐵以金屬形式存在于金屬相中而硼仍以氧化物形式存在于渣相中，此時硼在渣中得到富集，其B₂O₃的含量可達20%左右，故稱該渣為富硼渣。熔態下分離金屬鐵與富硼渣，并用這種富硼渣為主要原料，沿用現行的由硼鎂礦制取硼砂的化工流程即可制取硼砂，但是考慮到熔化分離后富硼渣料處于高溫熔化狀態，如果能立既使之鈉化，不僅反應速度快，效果好而且還能節約能源，由此將產生新的制取硼砂的工藝。根據上述構思，以硼鎂鐵礦、碎焦炭和工業蘇打等為原料，從電弧爐，噴吹裝置和加壓浸出罐等為主要設備，采用包括原料處理、混合裝料、冶煉、液態分離及富硼渣料鈉化處理、硼酸鈉鹽浸出、蒸發結晶等工序在內的工藝過程，最后制取出了合格的硼砂產品。

本項發明制取硼砂對于原料的要求是：硼鎂鐵礦石中的B₂O₃含量不低于8%，較為適用于本發明的礦石成份如下表所列：

焦炭中固定碳的含量應不低于85%，一般的工業焦炭如煉鐵用的碎焦炭即可滿足要求;工業蘇打為普通NaCO₃即可。

利用本發明制取硼砂的詳細過程是：

1.原料處理工序。將礦石破碎到粒度直徑在30mm以下，在氧化氣氛的焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度在700～850℃之間，時間為4～8小時。焙燒礦石的目的是脫去一部分S和P及不利電爐冶煉的游離水和結晶水。將焦炭破碎到粒度直徑在3mm以下。

2.混料工序。將上述破碎處理后的礦石和焦炭按100∶10～15的重量之比均勻混合，混合后一次裝爐。裝料時混合料重量同電爐噸位之比為1∶1即一噸的電爐裝一噸混合料。

3.冶煉工序。本工序指對已裝料的電爐送電升溫，冶煉溫度控制在1450～1550℃范圍內。在此溫度范圍內，還原劑焦炭將把鐵從鐵的氧化物中還原出來，其反應如下：

3Fe₂O₃+C＝2Fe₃O₄+CO_（a）

Fe₃O₄+C＝3FeO+CO_（a）

FeO+C＝Fe+CO_（9）

在混和料與氣體的微觀或宏觀接界處亦可能發生如下反應：