硼鎂石和硼泥真空熱還原硼鎂分離研究.pdf

1、目前我國(guó)硼鎂石主要用于碳?jí)A法生產(chǎn)硼砂，該工藝對(duì)硼的提取率不到75％，而且該工藝提取硼的同時(shí)產(chǎn)生大量的硼泥。硼泥中含有剩余的少量氧化硼和原料中全部的氧化鎂，因此以硼鎂石碳?jí)A法生產(chǎn)硼砂不僅浪費(fèi)資源，而且產(chǎn)生硼泥造成了環(huán)境污染。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)硼鎂石中除鎂以外的成分均符合生產(chǎn)無(wú)堿玻璃纖維的要求，尤其是其中的硼更是無(wú)堿玻璃纖維不可缺少的成分，另外硼泥除去鎂的成分適用于生產(chǎn)平板玻璃。因此論文采用真空熱還原工藝將硼鎂石和硼泥中的鎂提取出來(lái)，其余成分保留

2、在還原渣中，該還原渣可直接用于生產(chǎn)無(wú)堿玻璃纖維或者其它含硼工業(yè)產(chǎn)品，資源全部得到利用。論文的主要研究?jī)?nèi)容為通過(guò)真空熱還原工藝，將原料中的鎂盡可能多地提煉出來(lái)，并將原料中的硼保留在還原渣中。
　　論文首先應(yīng)用冶金熱力學(xué)基本原理，討論了硅、CaC2或鋁粉還原氧化鎂的基本規(guī)律，通過(guò)添加CaO或降低系統(tǒng)壓強(qiáng)均可降低反應(yīng)起始溫度。通過(guò)對(duì)Na等主要雜質(zhì)的蒸氣壓進(jìn)行分析比較，得出在金屬鎂的冷凝過(guò)程中可將有害雜質(zhì)與鎂分區(qū)冷凝。
　　在以硼泥

3、為原料以CaC2為還原劑的真空熱還原實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在煅燒過(guò)程中硼泥中的MgCO3分解出MgO然后與SiO2化合，使得硼泥煅燒熟料的主要成分為2MgO·SiO2。實(shí)驗(yàn)得出在溫度650～700℃，恒溫0.5～1 h的條件下煅燒得到的硼泥熟料具有最高活性。在還原溫度1150℃、CaC2用量系數(shù)（CaC2和原料中MgO的摩爾比）2.58、恒溫2.0h的條件下，鎂的還原率在99％以上。
　　在以硼鎂石為原料以硅粉為還原劑的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)硼鎂石在

4、煅燒過(guò)程中生成3MgO·B2O3，使熟料活性較低。實(shí)驗(yàn)考察了硼鎂石煅燒條件和CaO添加量等對(duì)硅熱還原過(guò)程中鎂還原率的影響，并對(duì)硼鎂石的分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，當(dāng)煅燒硼鎂石的條件為1000℃，煅燒0.5h時(shí)，可獲得較高的鎂還原率。通過(guò)分析得出硼鎂石在950～1100℃時(shí)的熱分解反應(yīng)活化能E=471.49kJ/mol，分解動(dòng)力學(xué)方程為da/dt=0.0555/5exp（-471492/RT）（1-a）。還原過(guò)程添加的CaO會(huì)首先

5、滿足生成3CaO·B2O3，然后再與SiO2反應(yīng)生成2CaO·SiO2。
　　在以硼鎂石為原料以CaC2為還原劑的實(shí)驗(yàn)中，研究了CaC2的添加量和還原物料的制團(tuán)壓力對(duì)還原過(guò)程中鎂還原率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)還原劑用量系數(shù)（CaC2和原料中MgO的摩爾比）達(dá)到1.34時(shí)，還原率可達(dá)到72.69％，還原物料適宜的制團(tuán)壓力為10 MPa。
　　在鋁熱還原硼鎂石的研究中，發(fā)現(xiàn)在物料煅燒過(guò)程中添加CaCO3可與3MgO·B2O3反應(yīng)

6、生成3CaO·B2O3，并置換出活性MgO。因此實(shí)驗(yàn)先將硼鎂石與CaCO3混合制團(tuán)煅燒然后以鋁粉為還原劑進(jìn)行真空熱還原，考察了物料配比和煅燒及還原條件對(duì)還原率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硼鎂石粉和CaCO3粉混合后，以45～60 MPa的壓力制團(tuán)，并在1000℃的溫度條件下煅燒0.5 h后，所得熟料的還原率最高。最佳的物料配比為:A1過(guò)量13.68％，同時(shí)CaCO3的添加量必須滿足生成12CaO·7Al2O3和3CaO·B2O3， CaF2的

7、添加量為還原物料的3％。還原條件為，物料30MPa的壓力制團(tuán)，然后在1200℃的溫度條件下還原2.0 h。還原過(guò)程的鎂還原率可達(dá)95％以上，還原后還原渣的主要物相為3CaO·B2O3和11CaO·CaF2·7Al2O3。通過(guò)討論認(rèn)為，在1100～1200℃時(shí)，該鋁熱法煉鎂過(guò)程屬于液-固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，表觀速率常數(shù)與溫度的關(guān)系為lnk=-27489.79/T+13.5631，表觀活化能E=228.55 kJ/mol。
　　以鋁粉為還