【摘要】：針對碳堿法處理硼精礦生產(chǎn)硼砂過程中存在的反應(yīng)時(shí)間長、操作不安全、能耗高、資源利用率低等缺點(diǎn),本論文結(jié)合侯氏制堿法,提出用侯氏制堿法的中間產(chǎn)物NaHCO3直接處理硼精礦熟料制取硼砂的新工藝,為開發(fā)加工東北硼鐵礦提供了新的工藝思路。本論文對硼精礦熟料在NaHCO3溶液中的溶出過程、NaHCO3-Na2B4O7-H2O理想體系的溶解度和初級成核動力學(xué)、硼砂在NaHCO3水溶液體系中的結(jié)晶過程進(jìn)行了研究。系統(tǒng)考察了液固質(zhì)量比、NaHCO3用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌速度等工藝條件對溶出過程的影響。在液固質(zhì)量比為2.1,NaHCO3用量為理論用量的150%,溶出溫度為100℃,溶出時(shí)間為60 min,攪拌速度為400 r/min時(shí),硼精礦熟料的碳解率最高,硼的提取率可達(dá)92.88%。硼精礦熟料的物相主要為金云母、遂安石、利蛇紋石和橄欖石,硼精礦熟料與NaHCO3溶液反應(yīng),最終得到的終硼泥的物相中出現(xiàn)了 MgCO3,Na2Mg(CO3)2新物相,遂安石物相消失。考察了各浸出工藝條件對硼精礦熟料中雜質(zhì)元素浸出率的影響:Ca元素的浸出率在液固比超過1.7:1后增加不明顯,Fe元素、Mg元素的浸出率在液固質(zhì)量比超過2.3:1后幾乎不再增加,Al元素、Si元素的浸出率在所考察范圍內(nèi)隨著液固比的增加一直增大;碳酸氫鈉用量超過理論用量的100%后,Fe元素、Mg元素的浸出率隨碳酸氫鈉用量增加增大不明顯,Al元素、Si元素的浸出率在所考察范圍內(nèi)隨著碳酸氫鈉用量的增加而增加,碳酸氫鈉用量超過理論用量的150%后,Ca元素的浸出率增加不明顯;Ca元素的浸出率的最佳浸出溫度為100℃,在120℃時(shí),Fe、Mg、Si元素的浸出率最高,A1元素的浸出率在所考察浸出溫度范圍內(nèi)隨浸出溫度升高而增加。Ca、Fe、Mg元素的最佳浸出時(shí)間為60 min,Al、Si元素的浸出率在所考察浸出時(shí)間范圍內(nèi)隨浸出時(shí)間增加而增大;Fe、Mg、Si、Al元素的浸出率隨著攪拌速度的加快而增大,Ca元素的浸出率隨攪拌速度增加變化不大。測定了 298 K和308 K時(shí)的NaHCO3-Na2B4O7-H2O體系的溶解度等溫線,可知可用冷卻結(jié)晶法將硼砂晶體從NaHCO3溶液中結(jié)晶出來。同時(shí)測定了NaHCO3-Na2B4O7-H2O體系的結(jié)晶成核誘導(dǎo)期,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明NaHCO3-Na2B4O7-H2O體系屬于易結(jié)晶體系。析出硼砂晶體在較高結(jié)晶溫度下為橢圓狀或不規(guī)則晶體形成的聚結(jié)體;較低溫度下,隨著過飽和度的增加,析出硼砂晶體由圓片狀變?yōu)槿庵鶢�。分析了不同結(jié)晶條件下的晶體物相,所得晶體物相均為硼砂。對硼砂在NaHCO3溶液中的結(jié)晶過程進(jìn)行研究,系統(tǒng)考察了結(jié)晶時(shí)間、結(jié)晶溫度、溶液過飽和度和攪拌速度等工藝參數(shù)對結(jié)晶過程的影響。結(jié)晶時(shí)間增長,對晶體生長有利,所得硼砂晶體粒徑增大。在結(jié)晶時(shí)間小于90 min時(shí),隨著結(jié)晶時(shí)間的增加,硼砂晶體的結(jié)晶率增加,結(jié)晶時(shí)間超過90min后,硼砂結(jié)晶率增加不明顯。結(jié)晶溫度的升高使得小粒徑硼砂晶體數(shù)增加,對硼砂結(jié)晶過程是不利的。溶液的過飽和度越大,所得硼砂晶體的粒徑越小,過飽和度比較大的情況下,對硼砂晶體的生長變大是不利的。攪拌速度越大,硼砂晶體粒徑越小。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ131.12
【圖文】：

性得到提高，同時(shí)發(fā)生了堿解反應(yīng)。該工藝的反應(yīng)時(shí)間比較短，Ｂ２０３的提取率逡逑大于８５％，為硼鐵礦制取硼砂提供了新的思路。鈉化焙燒法制硼砂的工藝流程如逡逑圖１．２所示。逡逑鈉化劑逡逑硼鐵礦邐破碎球墨＂＂＂￣￣過篩干燥￣配g撳義襄五邋五邋危螅輳皰五義掀撲楣稿濉丁緯浦劐澹村五屐叛文蘋義先人五五邋五辶蛩徨義襄�？水浸邋逦？固液窋S脲邋危顆鵡噱五義希蓿桑掊義鮮Ｓ噯芤哄謂鲆哄危懾義狹蝽懼義襄五邋危彼村義戲植澆峋у巍舴⑴ㄋ蹂邋五義嚇鶘板義賢跡保材蘋荷輾ㄖ婆鶘暗墓ひ樟鞒體義希疲椋紓酰潁邋澹保插澹疲歟錚鰨悖瑁幔潁翦澹錚駑澹猓錚潁幔澹穡潁澹穡幔潁幔簦椋錚鑠澹猓澹悖幔歟悖椋睿椋睿玨澹鰨椋簦楨澹猓錚潁錚鑠澹悖錚睿悖澹睿簦潁幔簦邋義希幔睿溴澹螅錚洌椋酰礤義希保插義

本文編號：2721389