富硼渣鈉化焙燒

1、富硼渣鈉化焙燒在策4章中擺討了鈣化席燒富姍渣改吾英堿解反應活性的有關何題.在本章中利用鈉比培燒的方注來改善富確渣中硼的沒取率在就XTC左右的溫度下.利用適宜的鈉化刑與富螂隆中的玻遇態(tài)和結品密的確化物反應便其轉(zhuǎn)化為鈉的寵槪赴.然后克犠水熱覆取鈉化培燒礦”便硼酸鈉轉(zhuǎn)入航相*浸取滯中主婆物搟為錢撤欖石（2MgOSiO2>t可作為複晶玻璃的原*譏鈉化焙燒機理可簡述如下；席燒時.高溫煤態(tài)鈉徐具有很哥前鈉離予濃度.通過固液相閭的接融反應就壞股鍔舟和結晶總硼化物中B03與苴它竝子結合的能力，植之轉(zhuǎn)變?yōu)榕鹚徕c鹽。在900匸左右”生成的無水碑砂也呈熔融您的液體.在離盤F會恨快擴敝到液相中'不會在礦

2、物同體聯(lián)子喪面形感固相反應層阻礙軸化利與31化物礦物的進步反應a工2原料分析眾童所用苗瑚迺與第4童同，原料分靳見4.九5”3鈉化培燒對富瑚潼活性的影響5,1IINaXO.用宣對富醐潼活性的影響保持焙燒溫度為9旳匸焙燒時間為2爪在3贈富碑渣中依次加人4滬5g,闢、1嗨N/6進行焙燒.葦窮鈉化培燒后富瑚酒的話性變化，結果如表力所示.由衣5.1可見富翎卷的活性隨著N比CO用気增加而提馬.NuCOj用匱偏少吋.由干有英他竟爭艮魚因此反應不第死分"隨著加入量的提高，加入NajCOj的債不儀可以滿足氏世競爭反應的需求.也能與含碣鮑分充分Effi,當加入為盹時.活性達到80%左右.但是再皿大添加雖

3、會便活性略有下降,NajCOi對礦物有肋熔的作用，用訊過大會便培燒樣成為熔進就態(tài).結成緊密風狀.不利于晶態(tài)踴化物的生應如入不同金碳酸訥的烙燒樣的物眉組成有較大差異，宙5.2為如入3g和10g碳隈鈉焙燒樣的XRD鍛圖.由圖久2可甄H當加入顯為8g時XRD分析表明培燒樣會青NajBOjfJCPDS700604利MfcOJCPDSa6O531）JiiE衍射峰"使焙燒后富關禮話性得到明顯她擬為.當加入量繼瘻加至1創(chuàng)時，無珊化物特征蠅，但是出現(xiàn)了N旳甌出iO&EPDS191216）的特征衍射峰以及NajMgfCOjhtJCPDS83151）的衍射峰.表明Na;O與MSiOt的反應以及N

4、azCOjMgO反應占居主導.MgzSiCU熔點高，易于析晶。當熔體開始冷卻時Mg2SiO4最先析出，形成徴小的晶粒，均勻分布在熔體中，對硼酸鈉鹽結晶起到了“誘導析晶”的作用，促進了硼組分析晶.當碳酸鈉過盤時.扃余的篠酸鈉和硅酸鎂反應生成NaBgSiO”MgzSiCU晶粒減少，“誘導析晶”作用減弱，琥酸餉鹽的析晶殳減少的.再加上NaaCOj助熔作用，使焙燒樣成為熔融狀態(tài)，不利于鈉鹽與硼的接觸反應，使活性降低.由圖5.3可知，加入雖為8g時的焙燒樣經(jīng)過高壓水浸，得到的母液結晶得到Na2B4Or5H2O(JCPDS070277)而加入量為10g時，得到的母液結品得到NaB(OHb(JCPDS8I1

5、512).造成這種現(xiàn)象的原因可能有二：其一，礦戢鈉加入量多時，浸収液的pH值較囪，硯的絡陰離子以備硼酸根的形式存莊：其二，瑚的絡陰離子存在形式不僅與pH值有關，而且與硼的濃度有關。由此可見，加入埜為lOg時，NaCO)與硼并未咼到充分反應。故隨著Na2CO3的加入直増加，生成硅酸鈉鹽，焙燒樣熔化樓度加重，形成物相間的包覆作用.使富軸渣反應活性降低.農(nóng)5.1活加劑用故對空硼渣活性的彤響Tab.5EffectofNaiCOjadditiononreactiveactivityofboron-rich-slag序號1234加入如458)0活性/%59.4665.8879.6277.58從圖5.3中可

6、知.鈉化焙燒樣水熱浸取液的結晶中不僅有鈉的硼酸鹽，還有一水碳酸鈉晶體的衍射峰，說明鈉化焰燒樣的浸取液中有兩種組分，即沒取液是一個三元鹽水體系。因此，利用鈉化焰燒富硼渣、水熱浸取結晶制確酸鹽的工藝還應考慮水熱浸取液的鹽類分髙問題，即應對三元鹽水體系相圖進行研究，使鈉的硼酸鹽與碇酸鈉進行有效分離。由于時間所限未能對這一問題展開深入研究，留待以后進一步完善400100dLbf,1kdJk2'rB-NAXCOkJ一附2輪!、0o-Mgoi*Na2MgSiO4-f.f.:01020506070802-theta/deg圖5.2分別添加8r和10gNaXXJi在950匸焙燒2hX射找粉晶衍射讒圖獷

7、密硼濟加8gNaQOmlr減確渣加10gNaXOi；respectivelysinteredat950X?for2ha-boron-rich-slagwilh8gNa2COj,bborotwichslagwithlOgNajCOj11|lL>Lua_丄NW,.1.|NagHQU2-Theta/deg.圖5.3富礎渣分別矗加8gN&Ca和10gNOh在950C焙燒2h高壓水沒母液結品X射線粉晶衍射諾圧曠富確渣加8呂NMQub-庶囲盜加10kNwCO.Fig.5.3X-raypowderdiffractionpatternofpressurizedwaterleachingoysta

8、lofboron-rich-slagwilh8gNa2CO3and10gNa：COrespectivelysinteredat950X?for2ha-boron-nch-slagwith8gNaOb-boron-rich-shgwithlOgNbCO、焙燒溫度對富硼渣活性的影響分別保持NCOj忝加量為4g和8®將富硼渣與添加刑混合樣在850X900C950XlOOOX?下.焙燒2h°考察富硼渣反應活性的變化結果見表5.2所示.由表5.2可知，在加入雖為4g時，富硼渣反應活性提高得不明顯.在950X?下焙燒2h,活性只有60%左右，比原礦提高了10%。在850V下培饒2h,反

9、應活性幾乎沒有變化莊加入量為8g時，冨硼渣反應活性得到明顯的提高。在950X?下焙燒2h,反應活性達到80%左右,比原礦提奇了30%.在850C下培燒2h,反應活性只有68%可見添加劑加入量較少時,對富瑚渣活性的提高不明顯富硼渣中添加8gNCO,在850C焙燒2h焰燒樣物相分析見IS5.4.由圖5.4可見，譜圖除了含有明顯的Mg2SiO4(JCPDS851364).MgO(JCPDS780430)、Na2Si2O5(JCPDS181242)待征峰外，還有較弱的Na2CO3(JCPDS860307、M&(B2O5XJCPDS830625)1征峰由此可見，Na2CO3并沒有分解完全，且分解

10、后產(chǎn)生的Na?O先與Mg2SiO4反應生成硅酸鈉鹽和MgONagCOj熔點為852,故在85O*C時,NaiCOj分解不完全，不能與礦樣充分接觸，使反應不充分，不能很好的提高富斕渣反應活憐.提高&應沼度.N巧C6分解反廟完全.更有利干鈉化劑與富硼渣中的卿理態(tài)和結晶念的硼化物反應.表5.2焙燒淑度對7X10反應活性的彫響序號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焙燒機理初探Na2CO3熔點為85ir,一般不分解，但是在與其它礦物混合焙燒條件下，按下式分解：N/OjtNafiCO.T(6.1)Na?。活性大，易和其他元索結合生成町溶性鈉鹽.當Na?CO3用量很少時，與富硼渣反應不充分.其物相分析見圖5.5。由圖5.5可見，并沒有硼酸鈉鹽的特征衍射峰，且培燒后活性只為54.85%,較原礦提高5%左右。這表明焙燒礦的活性仍主耍來自富姍渣中的遂安石，只有極少一點玻璃態(tài)氧化硼鈉化為硼酸鹽，故活性提高不大當Na2CO3用雖均加，焙燒后富躍渣物相分析見圖5.2,焙焙燒樣中產(chǎn)生NaiBOj(JCPDS700604)的待征衍射垛。這是Na2O

12、與富硯渣中遂安石和玻璃態(tài)氧化瑚艮應的產(chǎn)物。但是繼續(xù)增加NMOi用氐焙燒樣NajBOj的特征衍射峰減弱，出現(xiàn)Na2MgSiO4(JCPDS191216)的特征衍射縫以及Na2Mg(CO3)2(JCPDS831591)的衍射峰.町見過雖NgCO)與硅酸錢反應,911.畜硼渣鈉化焙燒發(fā)生化學反應的方程式如F：2MgOB2O3Na2Ot2Na、BO、+2MgO(6.2)Na2O+Mg2SiO4->NMgSiO,+MgO<6.3)MgO+NaCOy->Na.MgiCO(6.4)此時，由于新生成的氧化鎂活性較高，因此更易于與碳酸鈉反應.而玻璃念氧化硼由于活性較氧化鎂差，過競爭不過氧化鐵，

13、確的反應活性也就降低。0502Theta/deg.qa4250200150100圖5.5空福渣與勿獅匸烙燒？）射線粉品衍射譜圖Fig5JTheX-raypowderdifiractionpatternofboron-rich-slagwith2gNaCOjsinteredat950X?for2h5.5小結采用鈉化焙燒的方法，可使富碉渣的反應活性提高。鈉化劑碳酸鈉在焰燒溫度下分解茯得的Na?。與渣中玻璃態(tài)氧化硼反應生成晶態(tài)的Na：BO”使玻購態(tài)氧化確得到有效利用鈉化劑的用址和培燒溫度均對富確渣的活性有重要影響，研究結果表明：950X?下,30g富硼渣中加入8g碳酸鈉焙燒2h,富嵋渣的焙燒活性達到

14、80%,比未經(jīng)培燒處理的富砌渣活性提髙30%.且繼續(xù)增加碳酸鈉的琶活性提高不明顯，相比加入8g時活性還略有降任。富硼渣鈉化焙燒工藝簡單，經(jīng)活化焙燒處理后的富瑚渣活性滿足碉砂生產(chǎn)的要求,可作為硼砂生產(chǎn)的原料使用.本鈉化焙燒工藝的特點是簡單易行，鈉化焙燒后爛轉(zhuǎn)化為町溶性硼酸鈉鹽，采用加壓水浸法就將垢燒后礦樣中的硼酸鈉鹽浸岀，浸出液可以直接蒸發(fā)濃縮結品制取斕酸鈉鹽產(chǎn)品，也可利用現(xiàn)有技術將硏酸鈉鹽制成多種礪化學品，后續(xù)的具體工藝還有待于進一步研究。本論文利用加入添加劑進行高溫固相反應的方法，分別研究了硼將礦鈉化磁化焙燒對其活性和磁性的彩響、活化焙燒對富硼渣活性的影響，并對調(diào)精礦鈉化磁化培燒、富硼渣鈣化

15、焙燒、富硼鈉化焙燒機理進行了初步探討.(1) 在硼精礦鈉化焙燒的基礎上，對硼精礦進行了磁化鈉化培燒，考察了活性炭加入凰對焙燒硼精礦活性和縱性的影響。結果表明：加入活性炭的破化鈉化焙燒，培燒后的爛精礦活性與鈉化焙燒的相近，但焙燒后的硼精礦磁性明顯增強，X射線衍射圖中有明顯的磁鐵礦特征衍射峰.適宜的磁化鈉化焙燒條件為：在30g中加入8gNa2COj和6g活性炭，950下焙燒時間2h。住此條件下，焙燒礦活性可達88.22%.焙燒樣經(jīng)水熱浸取后，產(chǎn)生的廢渣主耍為鎂做攪石和磁鐵礦，鎂橄欖石可作為徴品玻璃的原料，磁詼礦可在二次磁選時分離出來。初步探討了硼精礦磁化鈉化焙燒的機理，磁化鈉化焙燒并未改變鈉化焙燒

16、提高活性的機虬但3FeJO)4-C=2Fe,O4+COT反應的發(fā)生，使噬化鈉化焙燒礦保持較好的磁性，使這部分鐵元素可通過二次磁選分離出來加以利用.(2) 采用鈣化培燒的方法，可使富砌渣的反應活性提高。加入鈣化劑對富棚渣進行鈣化培燒的研究結果表明：焙燒溫度、鈣化劑加入呈、添加劑類型、添加劑純度對富硼渣焙燒活性都有彩響.焙燒溫度和添加劑用圧均對焙燒活性有一定夠響，隨著添加劑用S：的増加和烙燒溫度的升高，活性均塑先增大后減小的變化規(guī)律：使用碩酸鈣的效果好干氧化鈣。適直的活化焙燒工藝條件為：在95O*CF，30g富硯渣中加入I8gCaCO3恒溫焙燒2h,富硯酒的活性由50%±升到86%在95

17、0*C下，30g富硼渣中加入lOgCaO恒溫焙燒2h,富硼酒的活性由50%上升到80%對富硼洽鈣化培燒機理的初步研究表明：鈣化劑C&CO)在高溫下熔燒分解岀的CaO與渣中玻璃態(tài)筑化嵋和餞橄欖石之何的反應是平行反應，存在-定的競爭，在9509下更有利于CaO與玻璃態(tài)氧化硼反應，使富硼漫中玻璃態(tài)氣化瑚生成品態(tài)的CaKBOjh-從而提高富硼渣的反應活性.(3) 采用鈉化焙燒的方法，將富硼渣中玻璃態(tài)B2O3轉(zhuǎn)化為晶態(tài)的遐酸鹽，提髙富硼港中硼的化學反應活性.鈉化劑的用凰和熔燒濕度均對富確渣的活性有重要影響，研究結果義明：隨著Na2CO3用雖增加或焙燒溫度升高，富硼漁的活性先升髙后降低，適宜的鈉化活化焙燒工藝條件為：95(TC下，30ga硼渣中加入8gNa2CO3焙燒2h,富瑚渣的繪燒活性達到80%,比未經(jīng)焙