CN103880304B - 一种提高富硼渣活性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高富硼渣活性的方法，属于矿物利用技术领域。先将富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌15～20分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀，最后将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1510～1550℃，保温2～3小时，以80～100℃/小时的冷却速度冷却至温度低于850℃后，出炉空冷至室温，即可得到活性高的富硼渣产品。
Description
技术领域
本发明公开了一种硼铁矿选铁弃硼后剩余的富硼渣处理方法，特别涉及一种提高富硼渣活性的方法，属于矿物利用技术领域。
背景技术
富硼渣是硼铁矿高炉铁硼分离生产含硼生铁时得到的一种含硼、镁的重要产品。目前对富硼渣的综合利用研究主要有熔态钠化-加压水浸制硼砂工艺、碳碱法制取硼砂工艺和硫酸浸出一步法生产硼酸工艺。熔态钠化-加压水浸制硼砂工艺是将硼铁矿高温分离所得的处于熔融状态富硼渣，直接喷入碳酸钠高温钠化，生成不同硼钠比的硼酸钠盐，采用加压水浸法可提高浸出硼酸钠盐的速度；碳碱法制取硼砂工艺是富硼渣中的含硼相遂安石与碳酸钠和二氧化碳反应生成硼砂和碳酸镁，采用高温加压并通入足量的二氧化碳的方法使硼砂与碳酸镁分离；硫酸浸出一步法生产硼酸工艺是在一定温度下于液相中以硫酸作用于富硼渣，使富硼渣中的硼元素以硼酸的形式转入液相中，部分镁元素以镁离子的形式进入液相形成硫酸镁溶液，再根据二者的结晶温度的差别控制结晶速度，使硼酸与硫酸镁分离。为了高效利用富硼渣，中国发明专利CN101818244A还公开了一种钙化焙烧富硼渣的工艺方法，通过钙化焙烧的富硼渣反应活性提高，可作为碳碱法硼砂的生产原料。该方法以石灰石、消石灰或石灰为添加剂，在常压及800～1100℃下，将80-350目含重量百分数为10～20％的B2O3、30～55％的MgO、2～15％的CaO的富硼渣钙化焙烧0.5～6h，然后在120～150℃下进行碳解反应制取硼砂。经钙化焙烧处理的富硼渣常压碱解活性85-92％，碳解率82-90％，硼收率78～86％。该发明的特点是利用廉价的石灰石或石灰为添加剂，对化学反应活性低于50％的富硼渣进行钙化焙烧，可将其活性提高35～45％，使富硼渣可作为碳碱法制硼砂的原料。中国发明专利CN102689908A还公开了一种改善硼铁矿富硼渣酸解过滤和提高硼酸产品质量的方法，通过向富硼渣酸解料浆添加过滤助剂和脱硅助剂，使富硼渣酸解料浆的过滤速度提高，减少酸解液中有效组分的损失，脱除酸解液中的硅酸溶胶改善产品硼酸质量。该方法以石灰和其他钙盐等为混合添加助剂，添加剂与富硼渣酸解料浆中过量的硫酸反应生成一种硫酸钙晶体，可加快酸解料浆的过滤速度；同时这种含钙的添加剂还可与酸解液中的硅酸溶胶作用，使酸解液中硅含量降低，改善产品硼酸的质量。经上述工艺处理的富硼渣酸解料将过滤速度可达1.5～3.0M3/m2.h，产品硼酸中SiO2含量低于0.05%（重量）。该方法具有处理成本低、硼收率高、硼酸产品质量好等优点。中国发明专利CN101274852还公开了一种利用富硼渣制备MgAlON基复合材料的方法，其特征在于：第一步采用MgO含量为30～40％的富硼渣为主要原料，先将块状富硼渣制成富硼渣粉，然后将富硼渣粉细磨、筛分；将筛分后的富硼渣粉与含铝化合物和炭黑混合，制备成混合坯料；然后将混合坯料压制成圆坯，经过烧结制备成MgAlON复合粉体；第二步将制备好的MgAlON复合粉体与添加剂混合，压制成圆坯，经过烧结制备成MgAlON基复合材料。该发明的特点在于利用冶金废渣为原料制备MgAlON基复合材料，降低材料的生产成本，合成的MgAlON基复合材料具有各种优异性能，可以广泛应用于冶金及陶瓷等领域。该发明工艺简单，生产成本低，对于富硼渣的综合利用具有重要意义。中国发明专利CN101186506还公开了一种利用富硼渣制备氮化硼/赛隆陶瓷复合材料的方法分两步制取：第一步合成BN/(Ca，Mg)α′-Sialon粉末：(1)破碎；(2)球磨；(3)过筛；(4)磁选；(5)配料：按质量百分比为：富硼渣7.94～45.79，硅灰12.19～58.78，铝矾土3.82～19.78，碳黑21.70～35.41；(6)湿混：以无水乙醇为介质进行混合；(7)干燥：在60℃下烘干；(8)干混；(9)模压成型；(10)高温烧成：在一个大气压、温度1450～1500℃、恒温6～10小时，氮气保护下烧成；(11)烧去残碳；第二步是将第一步烧成的粉末与添加剂CaCO3混合，经模压成型后，在炉中埋粉条件下，温度1600～1700℃下烧结获取BN/(Ca，Mg)α′-Sialon陶瓷复合材料，其各种性能优良。该发明工艺简单，制造成本低，为富硼渣综合利用开辟了新途径。
发明内容
现有技术中的上述方法仍存在富硼渣活性低和工艺复杂的不足。本发明通过在富硼渣中加入适量TiO2和ZrO2，并控制冷却速率，实现富硼渣活性的提高。
本发明可以通过以下技术手段来实现：
(1)先将含质量分数12～15%B2O3、39～42%MgO、24～27%SiO2、7～9%Al2O3、11～14%CaO和0.1～1.0%Fe的富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌15～20分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀，优选TiO2加入量占富硼渣质量分数的3.5～4.5%，ZrO2加入量占富硼渣质量分数的2.5～3.5%；
(2)将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1510～1550℃，保温2～3小时，然后以80～100℃/小时的冷却速度冷却至温度低于850℃后，出炉空冷至室温，得到活性高的富硼渣产品。
本发明与现有技术相比具有以下特点：
1）本发明提高富硼渣活性的工艺简便；
2）本发明提高富硼渣活性的效果显著，富硼渣的活性稳定在90％以上。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
一种提高富硼渣活性的方法，包括以下工艺步骤：
(1)先将含质量分数12.17%B2O3、41.84%MgO、24.09%SiO2、8.75%Al2O3、12.54%CaO和0.61%Fe的富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌20分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀，TiO2加入量占富硼渣质量分数的3.5%，ZrO2加入量占富硼渣质量分数的3.5%；
(2)将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1550℃，保温2小时，然后以100℃/小时的冷却速度冷却至温度到800℃后，出炉空冷至室温，可以得到活性达91.13%的富硼渣产品。
实施例2：
一种提高富硼渣活性的方法，包括以下工艺步骤：
(1)先将含质量分数14.70%B2O3、39.56%MgO、24.38%SiO2、7.34%Al2O3、13.85%CaO和0.17%Fe的富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌15分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀，TiO2加入量占富硼渣质量分数的4.5%，ZrO2加入量占富硼渣质量分数的2.5%；
(2)将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1510℃，保温3小时，然后以80℃/小时的冷却速度冷却至温度到780℃后，出炉空冷至室温，得到活性达90.74%的富硼渣产品。
实施例3：
一种提高富硼渣活性的方法，包括以下工艺步骤：
(1)先将含质量分数13.52%B2O3、40.28%MgO、26.85%SiO2、7.48%Al2O3、11.03%CaO和0.84%Fe的富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌18分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀，TiO2加入量占富硼渣质量分数的4.0%，ZrO2加入量占富硼渣质量分数的3.0%；
(2)将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1530℃，保温3小时，然后以90℃/小时的冷却速度冷却至温度到830℃后，出炉空冷至室温，得到活性达92.07%的富硼渣产品。
本发明可以明显提高富硼渣的活性，活性高的富硼渣可用于制造硼砂和硼酸产品，有利于提高富硼渣的利用效果。
Claims (2)
1.一种提高富硼渣活性的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)先将含质量分数12～15％B2O3、39～42％MgO、24～27％SiO2、7～9％Al2O3、11～14％CaO和0.1～1.0％Fe的富硼渣破碎至10～40目，然后将60～80目的TiO2和ZrO2加入到上述富硼渣中，并在搅拌机中搅拌15～20分钟，使TiO2和ZrO2与富硼渣混合均匀；
(2)将上述含TiO2和ZrO2的富硼渣随炉加热至1510～1550℃，保温2～3小时，然后以80～100℃/小时的冷却速度冷却至温度低于850℃后，出炉空冷至室温，得到活性高的富硼渣产品；
TiO2加入量占富硼渣质量分数的3.5～4.5％，ZrO2加入量占富硼渣质量分数的2.5～3.5％。
2.按照权利要求1的方法得到的富硼渣。
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