一種提高硼精礦活性的微波焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高硼精礦活性的微波焙燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)硼礦主要為硼鎂礦和硼鐵礦，遼寧省硼鐵礦約占我國(guó)硼礦資源總儲(chǔ)量的58%。經(jīng)多年開采，原用于硼酸鈉鹽和其它硼酸產(chǎn)品生產(chǎn)的主要原料硼鎂石已幾近枯竭，而硼鐵礦由于組成復(fù)雜、多元素共生、處理難度較大等原因目前尚未得到較好的開發(fā)與利用。
[0003]硼精礦選自硼鐵礦或除鐵后的含硼鐵精礦，近些年開始逐步代替硼鎂石作為硼酸鈉鹽及硼酸生產(chǎn)的原料。硼精礦未經(jīng)焙燒活性極低，經(jīng)焙燒后，硼精礦中的硼鎂石可轉(zhuǎn)化為活性較高的遂安石，礦物中B2O3活性提高，尚可滿足硼工業(yè)生產(chǎn)要求。目前，我國(guó)應(yīng)用較多的焙燒工藝有豎爐焙燒工藝、回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝、流化床焙燒工藝及閃速焙燒工藝等，從總體上看，處理低品位硼礦資源的焙燒裝置較為落后，廢氣外排，并導(dǎo)致生產(chǎn)中硼的回收率低，造成了資源的浪費(fèi)與環(huán)境的污染。
[0004]微波是一種較新的能源，采用微波對(duì)礦料進(jìn)行處理具有加熱快、可控性好、整體性加熱、熱效率高、選擇性加熱等優(yōu)點(diǎn)，因此微波在礦物處理和提取冶金方面均有較強(qiáng)的應(yīng)用潛力，它可以取代原有的冶金工藝中部分高能耗、高污染的工藝，是減少工藝耗能、減少工藝排放、降低工藝能耗的有效途徑，因此近年來(lái)微波在礦冶領(lǐng)域的研究及應(yīng)用日益深入。將微波應(yīng)用于各種礦物的焙燒預(yù)處理中，其在加熱及冷卻過程中會(huì)導(dǎo)致礦物晶格內(nèi)產(chǎn)生不同程度的應(yīng)變，從而產(chǎn)生裂隙，有利于隨后對(duì)礦物中有價(jià)組元的浸出。此外，采用微波對(duì)礦石進(jìn)行活化焙燒有望縮短焙燒時(shí)間，降低焙燒溫度。
[0005]綜上所述，為改善目前我國(guó)硼鐵礦利用現(xiàn)狀，利用微波這種新型能源對(duì)礦物進(jìn)行活化的研究，在以硼精礦為原料的硼酸鈉鹽以及硼酸的生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力和廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種提高硼精礦活性的微波焙燒方法，通過采用微波焙燒技術(shù)對(duì)硼精礦進(jìn)行活化焙燒，破壞硼精礦顯微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)硼精礦中的B2O3轉(zhuǎn)化為活性更高的形態(tài)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種提高硼精礦活性的微波焙燒方法，按照以下工藝步驟進(jìn)行:
(1)將化學(xué)組成為:B203為8~14wt.%，TFe 為 3~14wt.%，MgO 為 35~45wt.%，S1 2為 20~30wt.%，H2O為7~15%，余量為氧及其它不可避免雜質(zhì)的硼精礦原料烘干，破碎至80~200目，混勻后待用；
(2)采用微波對(duì)破碎的硼精礦樣品進(jìn)行活化焙燒，其中微波功率為l~4kW，焙燒溫度為550-7500C，活化焙燒恒溫時(shí)長(zhǎng)為5~20min，得到活性提高的硼精礦微波活化焙燒料。
[0007]所述硼精礦原料為硼鐵礦經(jīng)過磁-重分選后的主要產(chǎn)品，活性為55~65%，主要物相組成為硼鎂石、黑云母、磁鐵礦、蛇紋石、鎂橄欖石、石英。
[0008]所述硼精礦微波活化焙燒料的活性為80~88%。
[0009]所述硼精礦微波活化焙燒料的活性測(cè)定方法為:取硼精礦焙燒產(chǎn)物，采用質(zhì)量濃度為20%的NaOH溶液對(duì)硼精礦微波活化焙燒料進(jìn)行堿解浸出，固/液比為lg/10ml，浸出溫度為105 ± I °C，浸出時(shí)間為2h，隨后確定焙燒產(chǎn)物中B2O3的浸出率，以B 203的浸出率來(lái)表征微波活化后的硼精礦活性。
[0010]采用本發(fā)明方案提高硼精礦活性的原理是:
相比傳統(tǒng)的加熱方式，微波直接對(duì)礦料進(jìn)行加熱，具有加熱速度快、可控性強(qiáng)、加熱均勻、熱效率高、選擇性強(qiáng)等的特點(diǎn)，并且微波加熱具有整體性，和傳統(tǒng)加熱中僅依靠熱輻射對(duì)物料進(jìn)行加熱而形成礦料外熱內(nèi)冷的狀態(tài)不同，微波可實(shí)現(xiàn)“體加熱”，促進(jìn)硼精礦中B2O3的活化；再者，硼精礦中的不同礦物組分吸收微波的能力不同，在將微波施加于硼精礦時(shí)，由于礦物各組分升溫速率不同，產(chǎn)生了選擇性加熱，從而在礦物內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，破壞礦物結(jié)構(gòu)的同時(shí)促進(jìn)礦物近一步解離，并且由于礦物在微波場(chǎng)中升溫較快，物質(zhì)反應(yīng)速度加快，含有結(jié)晶水的礦物會(huì)快速分解產(chǎn)生大量H20(g)，H20(g)的產(chǎn)生增大了礦物內(nèi)部的壓力，進(jìn)一步促進(jìn)礦物內(nèi)部微裂紋的產(chǎn)生和生長(zhǎng)，從而破壞礦物結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
1、本發(fā)明采用的微波焙燒方法，具有加熱速度快、可控性好、熱效率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，以微波這種較新的清潔能源代替煤炭等傳統(tǒng)熱源對(duì)硼精礦進(jìn)行活化焙燒，焙燒時(shí)長(zhǎng)從
1.5-2.5h縮短至5~20min，可有效改善我國(guó)硼工業(yè)中硼精礦活化焙燒工藝處理耗能多、耗時(shí)長(zhǎng)、污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，并擴(kuò)大生產(chǎn)硼化工產(chǎn)品的原料來(lái)源。
[0012]2、本發(fā)明利用微波加熱具有整體性和選擇性的特點(diǎn)，破壞硼精礦顯微結(jié)構(gòu)，并加速硼精礦的脫水分解，促進(jìn)硼精礦中的B2O3轉(zhuǎn)化為活性更高的形態(tài)，焙燒后硼精礦的活性從55~65%提高至80~88%，較現(xiàn)有技術(shù)活化的硼精礦活性提高15~33%。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明實(shí)施例中破碎硼精礦原料采用的粉碎機(jī)為2MZ-100型密封式制樣粉碎機(jī)。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中采用的微波儀器為Mobilelab型微波材料學(xué)工作站。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例中采用的硼精礦由丹東市鳳城某化工集團(tuán)有限公司提供。
[0016]實(shí)施例1
(1)將化學(xué)組成為:B20311.57 wt.%, TFe 4.98 wt.%, MgO 39.93 wt.%, S12 24.98wt.%，H2O 12.01%，余量為氧和其它不可避免雜質(zhì)的硼精礦原料10g烘干，破碎至100目，混勻后待用；
(2)采用微波對(duì)破碎的硼精礦樣品進(jìn)行活化焙燒，其中微波功率為4kW，焙燒溫度為5500C，活化焙燒恒溫時(shí)長(zhǎng)為lOmin，得到活性提高的硼精礦微波活化焙燒料。
[0017]采用質(zhì)量濃度為20%的NaOH溶液對(duì)本實(shí)施例的硼精礦微波活化焙燒料進(jìn)行堿解浸出2h，固/液比為lg/10ml，浸出溫度為105± I°C，測(cè)定焙燒產(chǎn)物中B2O3的浸出率，以B 203的浸出率來(lái)表征微波活化后的硼精礦活性為80%，較未活化前的57%提高了 23%。
[0018]實(shí)施例2
(I)將化學(xué)組成為:B203 11.57 wt.%, TFe 4.98 wt.%, MgO 39.93 wt.%, S12 24.98wt.%，H2O 12.01%，余量為氧和其它不可避免雜質(zhì)的硼精礦原料10g烘干，破碎至100目，混勻后待用；
(2)采用微波對(duì)破碎的硼精礦樣品進(jìn)行活化焙燒，其中微波功率為4kW，焙燒溫度為6000C，活化焙燒恒溫時(shí)長(zhǎng)為5min，得到活性提高的硼精礦微波活化焙燒料。
[0019]采用質(zhì)量濃度為20%的NaOH溶液對(duì)本實(shí)施例的硼精礦微波活化焙燒料進(jìn)行堿解浸出2h，固/液比為lg/10ml，浸出溫度為105± I°C，測(cè)定焙燒產(chǎn)物中B2O3的浸出率，以B 203的浸出率來(lái)表征微波活化后的硼精礦活性為82%，較未活化前的57%提高了 25%。
[0020]實(shí)施例3
(1)將化學(xué)組成為-B2O311.57 wt.%, TFe 4.98 wt.%, MgO 39.93 wt.%, S12 24.98wt.%，H2O 12.01%，余量為氧和其它不可避免雜質(zhì)的硼精礦原料10g烘干，破碎至100目，混勻后待用；
(2)采用微波對(duì)破碎的硼精礦樣品進(jìn)行活化焙燒，其中微波功率為4kW，焙燒溫度為7500C，活化焙燒恒溫時(shí)長(zhǎng)為5min，得到活性提高的硼精礦微波活化焙燒料。
[0021 ] 采用質(zhì)量濃度為20%的NaOH溶液對(duì)本實(shí)施例的硼精礦微波活化焙燒料進(jìn)行堿解浸出2h，固/液比為lg/10ml，浸出溫度為105± I°C，測(cè)定焙燒產(chǎn)物中B2O3的浸出率，以B 203的浸出率來(lái)表征微波活化后的硼精礦活性為81%，較未活化前的5