翁泉沟硼铁矿反应活性的研究

论文摘要

硼矿是一种稀有的化工矿物,硼和硼的化合物广泛用于化工、冶金、光学玻璃、国防、原子能、医药、橡胶及轻工业部门。我国的主要硼矿资源是硼镁矿和硼铁矿。直接可利用的硼镁矿,经过多年的开采已近枯竭,不能完全满足未来硼化工生产的需要。硼铁矿属于内生硼矿,占我国硼矿资源的58%,是我国最重要的硼资源之一。仅辽东地区硼铁矿储量就达2.8亿t,其中B2O3储量为2184万t,属于大型硼矿。辽宁硼铁矿的矿石类型主要有硼镁铁矿-磁铁矿型和硼镁石-磁铁矿型两种,矿石结构复杂,共生矿物较多,加工利用困难。因此,加快硼铁矿资源的开发利用,对于缓解我国硼资源紧张状况有着重要的现实意义。针对目前国内碳碱法加工翁泉沟硼铁矿生产硼砂过程中存在的矿石活性低等问题,本文提出了硼铁矿钠化焙烧提高反应活性的新工艺,分别对翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼铁矿、硼镁铁矿-磁铁矿型硼精矿和硼镁石-磁铁矿型硼铁矿进行了不加添加剂焙烧和钠化焙烧试验,用常压碱解率和加压水浸率来评价焙烧矿的反应活性。分别考察了添加剂类型、提硼方法、添加剂用量、焙烧温度、焙烧时间对焙烧矿反应活性的影响,并确定了适宜的工艺条件。结果表明,采用加Na2CO3焙烧硼铁矿对提高焙烧矿的反应活性效果较明显。对翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼铁矿:Na2CO3的用量为原矿的19.0%、焙烧温度为950℃、焙烧时间为2 h,活性达到了93.30%;对翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼精矿:Na2CO3的用量为原矿的26.7%、焙烧温度为950℃、焙烧时间为2 h,活性达到了90.49%;对翁泉沟硼镁石-磁铁矿型硼铁矿:Na2CO3的用量为原矿的18.3%、焙烧温度为950℃、焙烧时间为2 h,活性达到了92.19%。本文还采用热分析、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等方法对加Na2CO3焙烧提高硼铁矿和硼精矿反应活性的机理进行了讨论。结果表明,Na2CO3在超过其熔点温度下的焙烧过程中,分解生成的Na2O先与矿物中SiO2及云母反应,当这些矿物反应结束后才与矿中的硼镁石和硼镁铁矿反应,破坏硼镁铁矿的结构,使硼镁铁矿转化为磁铁矿和可溶性硼酸钠盐,从而提高了硼铁矿和硼精矿的反应活性。该钠化焙烧工艺简单易行,为翁泉沟硼铁矿的综合利用提供了新的思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 硼资源开发利用概述
• 1.1.1 硼及其化合物的用途
• 1.1.2 硼矿资源分布和特点概述
• 1.1.3 硼工业发展概况
• 1.2 硼铁矿资源综合利用概述
• 1.2.1 硼铁矿湿法分离工艺
• 1.2.2 硼铁矿火法分离工艺
• 1.2.3 硼铁矿作烧结矿添加剂
• 1.2.4 硼铁矿制备Fe—Si—B母合金
• 1.2.5 其他
• 1.3 翁泉沟硼铁矿资源概述
• 1.3.1 翁泉沟硼铁矿的矿石类型及其分布特征
• 1.3.2 翁泉沟硼铁矿的主要目的矿物含量及嵌布特征
• 1.3.3 翁泉沟硼铁矿资源开发及综合利用的迫切性
• 1.3.4 翁泉沟硼铁矿资源开发及综合利用的必要性
• 1.4 碳碱法加工辽宁硼镁铁矿生产硼砂现状及展望
• 1.4.1 碳碱法加工辽宁硼镁铁矿生产硼砂现状
• 1.4.2 碳碱法加工硼镁铁矿生产硼砂展望
• 1.5 钠化焙烧方法处理矿物资源的研究现状
• 1.5.1 钒钛磁铁矿提钒
• 1.5.2 从含钒磷铁中提取钒
• 1.5.3 钠化法提钨
• 1.5.4 钠化法提镓锗
• 1.6 本课题研究的意义
• 2 试验方法概述
• 2.1 试验主要试剂和仪器
• 2.2 实验分析方法
• 2.3 工艺流程
• 2.4 试验过程
• 2.4.1 焙烧试验
• 2.4.2 碱解反应
• 2.4.3 常压加热水浸
• 2.4.4 加压水浸
• 2.4.5 翁泉沟硼铁矿和硼精矿反应活性测定
• 3 翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼铁矿和硼镁铁矿-磁铁矿型硼精矿反应活性的研究
• 3.1 原料的化学成分分析、X射线衍射分析及热分析
• 3.1.1 原料的化学成分分析
• 3.1.2 原料的X射线衍射分析
• 3.1.3 原料的热分析
• 3.2 未加添加剂的焙烧对翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼铁矿和硼镁铁矿-磁铁矿型硼精矿反应活性的影响
• 3.2.1 焙烧温度的影响
• 3.2.2 焙烧时间的影响
• 3.3 加添加剂的焙烧对翁泉沟硼镁铁矿-磁铁矿型硼铁矿和硼镁铁矿-磁铁矿型硼精矿反应活性的影响
• 3.3.1 添加剂类型的影响
• 3.3.2 不同提硼方法的影响
• 3.3.3 添加剂用量的影响
• 3.3.4 焙烧温度的影响
• 3.3.5 焙烧时间的影响
• 3.4 小结
• 4 翁泉沟硼镁石-磁铁矿型硼铁矿反应活性的研究
• 4.1 原料的组成、X射线衍射分析及热分析
• 4.1.1 原料的化学成分分析
• 4.1.2 原料的X射线衍射分析
• 4.1.3 原料的热分析
• 4.2 未加添加剂的焙烧对翁泉沟硼镁石.磁铁矿型硼铁矿反应活性的影响
• 4.2.1 焙烧温度的影响
• 4.2.2 焙烧时间的影响
• 4.3 加添加剂的焙烧对翁泉沟硼镁石-磁铁矿型硼铁矿反应活性的影响
• 4.3.1 添加剂的用量的影响
• 4.3.2 焙烧温度的影响
• 4.3.3 焙烧时间的影响
• 4.4 小结
• 5 焙烧机理的探讨
• 5.1 未加添加剂的焙烧机理
• 5.2 钠化焙烧机理
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢