CN110510626A - 一种利用so2气体选择性浸出硼镁矿的方法 - Google Patents

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刘宇哲
张孜屹
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
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Abstract

本发明提供了一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，即利用SO2气体作为浸出剂浸出硼镁矿，属于湿法冶金领域。该方法将硼镁矿研磨后置于反应设备中，液固比为3～8:1，通入SO2气体，在25～90℃、10～500r/min的搅拌速率下反应10～300min，然后固液分离得到含硼溶液。本发明不仅硼浸出率高，而且镁浸出率低。本发明借助SO2气体对矿物侵蚀能力较弱的特性，利用SO2气体仅分解硼镁矿中的硼镁石相和菱镁矿相，不仅显著降低了硼镁矿的酸耗量，且有利于浸出尾渣的资源化利用，还有利于提高硼酸的收率和硼酸的产品质量；对于硼镁矿的资源化综合利用意义重大。

Description

一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法。
背景技术
我国已探明的硼矿资源储量约为7575.69万吨，约占世界总储量的8％，居世界第五位。从总储量上讲，我国硼矿资源较为丰富，但是硼矿品位(以B2O3％计)低于11％约占我国硼矿总量的83.2％，多属于硼镁石型硼矿资源。当采用传统方法提取硼酸时，不仅硫酸消耗量大，而且大量的可溶性镁盐进入到溶液中，严重影响到硼酸收率和硼酸的产品质量，致使企业在采用国内硼镁矿生产硼酸时成本居高不下，环境污染严重，造成我国硼行业在与国外产品竞争时处于劣势。因此，亟待开发硼镁矿浸出新工艺。
随着我国硼产品消费量逐年升高，预计在2022年总消费量将达到97万吨。硼酸作为重要的基础工业原料，广泛应用于玻璃陶瓷、钢铁、医药和核电领域。但受限于硼矿品位和生产方法的限制，我国硼化工行业所使用原料90％依靠进口，对外依存度高，风险大，不利于我国硼行业的健康发展。
中国专利(CN102887525)以青海地区硼镁矿为原料经硫酸酸化压滤后，将母液蒸发，调整pH后浮选得到硫酸镁产品。中国专利(CN105480987)利用超声辅助强化硼镁矿酸解，并向母液中加入表面活性剂制备碱式碳酸镁，经除铁后制备硼酸。这些方法虽然在一定程度上减少硼酸生产过程中的环境污染现象，但并未从根本上改变硼镁矿硫酸法生产过程中存在的根本问题，即溶液中硼酸和硫酸镁的比值并未发生根本性变化，硼酸的收率和产品质量仍然受溶液中硫酸镁浓度过高的影响。本发明的创新性体现在提出了一种友好型选择性浸出硼镁矿工艺，与传统硼镁矿硫酸法浸出工艺存在本质上的差异。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，旨在不影响硼镁矿中硼浸出率的基础上，降低镁元素的浸出率，不仅可以削弱溶液中硫酸镁对硼酸收率和产品质量的影响，还可以降低酸耗量。
本发明的技术方案为：
一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，该方法包括下列步骤：
(1)将硼镁矿研磨后置于反应设备中，按照3～8:1的液固比通入SO2气体，在恒定搅拌速率下进行反应；其中，反应温度为25～90℃；反应时间为10～300min。
(2)反应结束后进行固液分离，得到含硼溶液。
所述步骤(1)中，硼镁矿中B2O3含量为5％～30％、MgO含量为20％～60％；研磨后的硼镁矿粒度为10～250μm；SO2气体的流量为1～80mL/min；搅拌速率为10～500r/min。
本发明的有益效果：传统硫酸法浸出硼镁矿工艺中，硼浸出率约为90％，镁浸出率达到80％以上。本发明利用SO2气体选择性浸出硼镁矿，硼浸出率高(B2O3浸出率≥90％)，镁浸出率低(MgO浸出率≤40％)；本发明显著降低了硼镁矿浸出过程中酸耗量，每公斤硼镁矿减少约0.46kg浓硫酸(质量分数98％)，溶液中硫酸镁减少0.55kg，因而显著降低了溶液中硫酸镁的含量，改善了硼酸和硫酸镁分离难度，提高了硼酸产品质量和硼酸的收率；同时为湿法冶金矿物提取工艺提供一种途径。
附图说明
图1为本发明利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1
将硼镁矿研磨成粒度为75～150μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.46％、MgO含量为44.11％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在60℃下反应240min后进行固液分离。硼的浸出率为90.07％，镁的浸出率为29.70％。
实施例2
将硼镁矿研磨成粒度为75～150μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.46％、MgO含量为44.11％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在90℃下反应180min后进行固液分离。硼的浸出率为91.86％，镁的浸出率为33.17％。
实施例3
将硼镁矿研磨成粒度为45～75μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.89％、MgO含量为42.16％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在90℃下反应180min后进行固液分离。硼的浸出率为92.45％，镁的浸出率为30.19％。
实施例4
将硼镁矿研磨成粒度为18～45μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.89％、MgO含量为42.16％，液固比为8:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为40mL/min，在90℃下反应240min后进行固液分离。硼的浸出率为90.67％，镁的浸出率为29.75％。
实施例5
将硼镁矿研磨成粒度为150～250μm，其中硼镁矿中B2O3含量为8.15％、MgO含量为45.83％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为40mL/min，在90℃下反应240min后进行固液分离。硼的浸出率为90.67％，镁的浸出率为29.75％。
实施例6
将硼镁矿研磨成粒度为75～150μm，其中硼镁矿中B2O3含量为19.05％、MgO含量为35.14％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在90℃下反应180min后进行固液分离。硼的浸出率为93.75％，镁的浸出率为32.16％。
实施例7
将硼镁矿研磨成粒度为18～45μm，其中硼镁矿中B2O3含量为19.05％、MgO含量为35.14％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在90℃下反应120min后进行固液分离。硼的浸出率为90.57％，镁的浸出率为28.51％。
实施例8
将硼镁矿研磨成粒度为75～150μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.46％、MgO含量为44.11％，液固比为4:1。在搅拌转速为300r/min下通入SO2气体，气体流量为80mL/min，在80℃下反应180min后进行固液分离。硼的浸出率为90.89％，镁的浸出率为32.65％。
实施例9
将硼镁矿研磨成粒度为75～150μm，其中硼镁矿中B2O3含量为9.46％、MgO含量为44.11％，液固比为4:1。在搅拌转速为500r/min下通入SO2气体，气体流量为20mL/min，在80℃下反应180min后进行固液分离。硼的浸出率为93.15％，镁的浸出率为33.65％。

Claims (8)

1.一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将硼镁矿破碎研磨后置于反应设备中，液固比为3～8:1；通入SO2气体，在25～90℃、恒定搅拌速率下反应10～300min；
(2)反应结束后进行固液分离，得到含硼溶液。
2.根据权利要求1所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，硼镁矿中MgO含量为20％～60％、B2O3含量为5％～30％。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中研磨后的硼镁矿粒度为10～250μm。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中，SO2气体流量为1～80mL/min。
5.根据权利要求3所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中，SO2气体流量为1～80mL/min。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌速率为10～500r/min。
7.根据权利要求3所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌速率为10～500r/min。
8.根据权利要求4所述的一种利用SO2气体选择性浸出硼镁矿的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌速率为10～500r/min。
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