富硼渣钠化焙烧

1、富硼渣钠化焙烧在策4章中擺讨了钙化席烧富姗渣改吾英碱解反应活性的有关何題.在本章中利用钠比培烧的方注来改善富确渣中硼的没取率在就XTC左右的温度下.利用适宜的钠化刑与富螂隆中的玻遇态和结品密的确化物反应便其转化为钠的寵槪赴.然后克犠水热覆取钠化培烧矿”便硼酸钠转入航相*浸取滞中主婆物擀为钱撤榄石（2MgOSiO2>t可作为複晶玻璃的原*讥钠化焙烧机理可简述如下；席烧时.高温煤态钠徐具有很哥前钠离予浓度.通过固液相闾的接融反应就坏股鍔舟和结晶总硼化物中B03与苴它竝子结合的能力，植之转变为硼酸钠盐。在900匸左右”生成的无水碑砂也呈熔融您的液体.在离盘F会恨快扩敝到液相中'不会在矿

2、物同体聯子丧面形感固相反应层阻碍軸化利与31化物矿物的进步反应a工2原料分析眾童所用苗瑚迺与第4童同，原料分靳见4.九5”3钠化培烧对富瑚潼活性的影响5,1IINaXO.用宣对富醐潼活性的影响保持焙烧温度为9旳匸焙烧时间为2爪在3赠富碑渣中依次加人4沪5g,闢、1嗨N/6进行焙烧.苇窮钠化培烧后富瑚酒的话性变化，结果如表力所示.由衣5.1可见富翎卷的活性随着N比CO用気增加而提馬.NuCOj用匮偏少吋.由干有英他竟争艮鱼因此反应不第死分"随着加入量的提高，加入NajCOj的債不仪可以满足氏世竞争反应的需求.也能与含碣鲍分充分Effi,当加入为盹时.活性达到80%左右.但是再皿大添加虽

3、会便活性略有下降,NajCOi对矿物有肋熔的作用，用讯过大会便培烧样成为熔进就态.结成紧密風狀.不利于晶态踊化物的生应如入不同金碳酸讷的烙烧样的物眉组成有较大差异，宙5.2为如入3g和10g碳隈钠焙烧样的XRD锻图.由图久2可甄H当加入显为8g时XRD分析表明培烧样會青NajBOjfJCPDS700604利MfcOJCPDSa6O531）JiiE衍射峰"使焙烧后富關禮話性得到明显她擬為.当加入量继瘻加至1创时，无珊化物特征蠅，但是出现了N旳甌出iO&EPDS191216）的特征衍射峰以及NajMgfCOjhtJCPDS83151）的衍射峰.表明Na;O与MSiOt的反应以及N

4、azCOjMgO反应占居主导.MgzSiCU熔点高，易于析晶。当熔体开始冷却时Mg2SiO4最先析出，形成徴小的晶粒，均匀分布在熔体中，对硼酸钠盐结晶起到了“诱导析晶”的作用，促进了硼组分析晶.当碳酸钠过盘时.扃余的篠酸钠和硅酸镁反应生成NaBgSiO”MgzSiCU晶粒减少，“诱导析晶”作用减弱，琥酸饷盐的析晶殳減少的.再加上NaaCOj助熔作用，使焙烧样成为熔融状态，不利于钠盐与硼的接触反应，使活性降低.由图5.3可知，加入虽为8g时的焙烧样经过高压水浸，得到的母液结晶得到Na2B4Or5H2O(JCPDS070277)而加入量为10g时，得到的母液结品得到NaB(OHb(JCPDS8I1

5、512).造成这种现象的原因可能有二：其一，礦戢钠加入量多时，浸収液的pH值较囱，硯的络阴离子以備硼酸根的形式存庄：其二，瑚的络阴离子存在形式不仅与pH值有关，而且与硼的浓度有关。由此可见，加入埜为lOg时，NaCO)与硼并未咼到充分反应。故随着Na2CO3的加入直増加，生成硅酸钠盐，焙烧样熔化樓度加重，形成物相间的包覆作用.使富轴渣反应活性降低.农5.1活加剂用故对空硼渣活性的彤响Tab.5EffectofNaiCOjadditiononreactiveactivityofboron-rich-slag序号1234加入如458)0活性/%59.4665.8879.6277.58从图5.3中可

6、知.钠化焙烧样水热浸取液的结晶中不仅有钠的硼酸盐，还有一水碳酸钠晶体的衍射峰，说明钠化焰烧样的浸取液中有两种组分，即没取液是一个三元盐水体系。因此，利用钠化焰烧富硼渣、水热浸取结晶制确酸盐的工艺还应考虑水热浸取液的盐类分髙问题，即应对三元盐水体系相图进行研究，使钠的硼酸盐与碇酸钠进行有效分离。由于时间所限未能对这一问題展开深入研究，留待以后进一步完善400100dLbf,1kdJk2'rB-NAXCOkJ一附2轮!、0o-Mgoi*Na2MgSiO4-f.f.:01020506070802-theta/deg图5.2分别添加8r和10gNaXXJi在950匸焙烧2hX射找粉晶衍射谗图犷

7、密硼濟加8gNaQOmlr减确渣加10gNaXOi；respectivelysinteredat950X?for2ha-boron-rich-slagwilh8gNa2COj,bborotwichslagwithlOgNajCOj11|lL>Lua_丄NW,.1.|NagHQU2-Theta/deg.图5.3富础渣分别矗加8gN&Ca和10gNOh在950C焙烧2h高压水没母液结品X射线粉晶衍射诺圧旷富确渣加8吕NMQub-庶囲盜加10kNwCO.Fig.5.3X-raypowderdiffractionpatternofpressurizedwaterleachingoysta

8、lofboron-rich-slagwilh8gNa2CO3and10gNa：COrespectivelysinteredat950X?for2ha-boron-nch-slagwith8gNaOb-boron-rich-shgwithlOgNbCO、焙烧温度对富硼渣活性的影响分別保持NCOj忝加量为4g和8®将富硼渣与添加刑混合样在850X900C950XlOOOX?下.焙烧2h°考察富硼渣反应活性的变化结果见表5.2所示.由表5.2可知，在加入虽为4g时，富硼渣反应活性提高得不明显.在950X?下焙烧2h,活性只有60%左右，比原矿提高了10%。在850V下培饶2h,反

9、应活性几乎没有变化庄加入量为8g时，冨硼渣反应活性得到明显的提高。在950X?下焙烧2h,反应活性达到80%左右,比原矿提奇了30%.在850C下培烧2h,反应活性只有68%可见添加剂加入量较少时,对富瑚渣活性的提高不明显富硼渣中添加8gNCO,在850C焙烧2h焰烧样物相分析见IS5.4.由图5.4可见，谱图除了含有明显的Mg2SiO4(JCPDS851364).MgO(JCPDS780430)、Na2Si2O5(JCPDS181242)待征峰外，还有较弱的Na2CO3(JCPDS860307、M&(B2O5XJCPDS830625)1征峰由此可见，Na2CO3并没有分解完全，且分解

10、后产生的Na?O先与Mg2SiO4反应生成硅酸钠盐和MgONagCOj熔点为852,故在85O*C时,NaiCOj分解不完全，不能与矿样充分接触，使反应不充分，不能很好的提高富斓渣反应活怜.提高&应沼度.N巧C6分解反庙完全.更有利干钠化剂与富硼渣中的卿理态和结晶念的硼化物反应.表5.2焙烧淑度对7X10反应活性的彫响序号1214iWC8509009f01000宅添加童活性/%50.6951.6559.465&44您於加直活性/%67.5673.95796278.34Fig.5.4XRDpatternofboron-rich-slagwith8ggNaCO)sinteredat

11、850#Cfor2h5.4焙烧机理初探Na2CO3熔点为85ir,一般不分解，但是在与其它矿物混合焙烧条件下，按下式分解：N/OjtNafiCO.T(6.1)Na?。活性大，易和其他元索结合生成町溶性钠盐.当Na?CO3用量很少时，与富硼渣反应不充分.其物相分析见图5.5。由图5.5可见，并没有硼酸钠盐的特征衍射峰，且培烧后活性只为54.85%,较原矿提高5%左右。这表明焙烧矿的活性仍主耍来自富姗渣中的遂安石，只有极少一点玻璃态氧化硼钠化为硼酸盐，故活性提高不大当Na2CO3用虽均加，焙烧后富躍渣物相分析见图5.2,焙焙烧样中产生NaiBOj(JCPDS700604)的待征衍射垛。这是Na2O

12、与富硯渣中遂安石和玻璃态氧化瑚艮应的产物。但是继续增加NMOi用氐焙烧样NajBOj的特征衍射峰减弱，出现Na2MgSiO4(JCPDS191216)的特征衍射缝以及Na2Mg(CO3)2(JCPDS831591)的衍射峰.町见过虽NgCO)与硅酸钱反应,911.畜硼渣钠化焙烧发生化学反应的方程式如F：2MgOB2O3Na2Ot2Na、BO、+2MgO(6.2)Na2O+Mg2SiO4->NMgSiO,+MgO<6.3)MgO+NaCOy->Na.MgiCO(6.4)此时，由于新生成的氧化镁活性较高，因此更易于与碳酸钠反应.而玻璃念氧化硼由于活性较氧化镁差，过竞争不过氧化铁，

13、确的反应活性也就降低。0502Theta/deg.qa4250200150100图5.5空福渣与勿獅匸烙烧？）射线粉品衍射谱图Fig5JTheX-raypowderdifiractionpatternofboron-rich-slagwith2gNaCOjsinteredat950X?for2h5.5小结采用钠化焙烧的方法，可使富碉渣的反应活性提高。钠化剂碳酸钠在焰烧溫度下分解茯得的Na?。与渣中玻璃态氧化硼反应生成晶态的Na：BO”使玻購态氧化确得到有效利用钠化剂的用址和培烧温度均对富确渣的活性有重要影响，研究结果表明：950X?下,30g富硼渣中加入8g碳酸钠焙烧2h,富嵋渣的焙烧活性达到

14、80%,比未经培烧处理的富砌渣活性提髙30%.且继续增加碳酸钠的琶活性提高不明显，相比加入8g时活性还略有降任。富硼渣钠化焙烧工艺简单，经活化焙烧处理后的富瑚渣活性满足碉砂生产的要求,可作为硼砂生产的原料使用.本钠化焙烧工艺的特点是简单易行，钠化焙烧后爛转化为町溶性硼酸钠盐，采用加压水浸法就将垢烧后矿样中的硼酸钠盐浸岀，浸出液可以直接蒸发浓缩结品制取斓酸钠盐产品，也可利用现有技术将硏酸钠盐制成多种礪化学品，后续的具体工艺还有待于进一步研究。本论文利用加入添加剂进行高温固相反应的方法，分别研究了硼将矿钠化磁化焙烧对其活性和磁性的彩响、活化焙烧对富硼渣活性的影响，并对调精矿钠化磁化培烧、富硼渣钙化

15、焙烧、富硼钠化焙烧机理进行了初步探讨.(1) 在硼精矿钠化焙烧的基础上，对硼精矿进行了磁化钠化培烧，考察了活性炭加入凰对焙烧硼精矿活性和縱性的影响。结果表明：加入活性炭的破化钠化焙烧，培烧后的爛精矿活性与钠化焙烧的相近，但焙烧后的硼精矿磁性明显增强，X射线衍射图中有明显的磁铁矿特征衍射峰.适宜的磁化钠化焙烧条件为：在30g中加入8gNa2COj和6g活性炭，950下焙烧时间2h。住此条件下，焙烧矿活性可达88.22%.焙烧样经水热浸取后，产生的废渣主耍为镁做搅石和磁铁矿，镁橄榄石可作为徴品玻璃的原料，磁诙矿可在二次磁选时分离出來。初步探讨了硼精矿磁化钠化焙烧的机理，磁化钠化焙烧并未改变钠化焙烧

16、提高活性的机虬但3FeJO)4-C=2Fe,O4+COT反应的发生，使噬化钠化焙烧矿保持较好的磁性，使这部分铁元素可通过二次磁选分离出来加以利用.(2) 采用钙化培烧的方法，可使富砌渣的反应活性提高。加入钙化剂对富棚渣进行钙化培烧的研究结果表明：焙烧温度、钙化剂加入呈、添加剂类型、添加剂纯度对富硼渣焙烧活性都有彩响.焙烧温度和添加剂用圧均对焙烧活性有一定够响，随着添加剂用S：的増加和烙烧温度的升高，活性均塑先增大后减小的变化规律：使用硕酸钙的效果好干氧化钙。适直的活化焙烧工艺条件为：在95O*CF，30g富硯渣中加入I8gCaCO3恒温焙烧2h,富砚酒的活性由50%±升到86%在95

17、0*C下，30g富硼渣中加入lOgCaO恒温焙烧2h,富硼酒的活性由50%上升到80%对富硼洽钙化培烧机理的初步研究表明：钙化剂C&CO)在高温下熔烧分解岀的CaO与渣中玻璃态筑化嵋和饯橄榄石之何的反应是平行反应，存在-定的竞争，在9509下更有利于CaO与玻璃态氧化硼反应，使富硼漫中玻璃态氣化瑚生成品态的CaKBOjh-从而提高富硼渣的反应活性.(3) 采用钠化焙烧的方法，将富硼渣中玻璃态B2O3转化为晶态的遐酸盐，提髙富硼港中硼的化学反应活性.钠化剂的用凰和熔烧濕度均对富确渣的活性有重要影响，研究结果義明：随着Na2CO3用虽增加或焙烧温度升高，富硼渔的活性先升髙后降低，适宜的钠化活化焙烧工艺条件为：95(TC下，30ga硼渣中加入8gNa2CO3焙烧2h,富瑚渣的绘烧活性达到80%,比未经焙