簡論硼砂生產(chǎn)過程中的礦石煅燒

于長水

（遼寧首鋼硼鐵有限責任公司，遼寧鳳城118100）

簡論硼砂生產(chǎn)過程中的礦石煅燒

于長水

（遼寧首鋼硼鐵有限責任公司，遼寧鳳城118100）

在采用碳堿法制備硼砂時，必須先對硼礦石進行活化煅燒。煅燒的目的是改變礦石結構，將礦石中難以用碳解方式分解的硼鎂石高溫轉化為易于分解的遂安石。介紹了礦石煅燒的幾種方法、礦石煅燒的溫度范圍、硼鐵礦石的煅燒。指出粉體閃速煅燒因單套裝置生產(chǎn)能力大且機械化程度高、煅燒溫度及生產(chǎn)狀況易于控制、產(chǎn)品熟礦粉質(zhì)量好且穩(wěn)定等諸多優(yōu)點而具有發(fā)展前景；硼鎂石轉化為遂安石的溫度范圍為620～800℃，硼鎂石中含鎂愈高煅燒溫度區(qū)間愈寬且偏高，含鐵愈高煅燒溫度區(qū)間愈窄且偏低；對于單純的硼鐵礦石，目前的煅燒方式不能使其結構發(fā)生改變。

硼鎂石；煅燒；遂安石；活性

1 礦石煅燒目的

目前，中國大量使用的硼礦石的種類大致可分為天然硼砂礦石、柱硼鎂石、硼鎂石以及硼鎂石與硼鎂鐵石伴生的硼鎂鐵石。除天然硼砂礦石外，其余幾種礦石在采用碳堿法制作硼砂時都必須先對其進行活化煅燒。煅燒的目的就是改變礦石結構，將礦石中難以用碳解方式分解的硼鎂石高溫轉化為易于分解的遂安石，以提高礦石的活性，達到提高碳解率進而提高硼收率的目的。

2 礦石煅燒方法

根據(jù)煅燒礦石的粒度大小，礦石煅燒可分為塊礦煅燒和粉體煅燒。

塊礦煅燒最早是沿用石灰石燒制石灰的方法，采用人工加料、人工出料，利用土窯或豎窯對塊狀的硼礦石進行活化煅燒。該方法的缺點是工人的勞動強度大，操作環(huán)境惡劣，生產(chǎn)狀況不易控制，產(chǎn)品熟礦石的質(zhì)量差且不穩(wěn)定。由于該方法的設備投資低廉，生產(chǎn)成本低，因此以塊礦為原料的硼砂生產(chǎn)企業(yè)目前還普遍采用該方法。

粉體煅燒分為硼礦粉壓制成塊煅燒、硼礦粉壓制成球或條塊煅燒、硼礦粉體閃速煅燒和硼礦粉體沸騰煅燒。①硼礦粉壓制成塊煅燒，是將硼礦粉通過模具壓制成一定形狀的塊，再通過磚窯或豎窯煅燒，代表企業(yè)有鳳城市金鑫選礦廠 （將硼礦粉壓制成磚）。②硼礦粉壓制成球或條塊煅燒，是將硼礦粉通過模具壓制成球或條塊，再通過回轉窯煅燒，代表企業(yè)有寬甸卓群礦業(yè)有限公司（將硼礦粉壓制成條）。③硼礦粉體閃速煅燒［1］，是將一定細度的硼礦粉在懸浮狀態(tài)下與高溫熱氣流接觸，在極短的時間內(nèi)完成硼礦粉顆粒的煅燒過程。硼礦粉體閃速煅燒是東北大學粉體技術研究所的成型技術在硼礦粉煅燒領域的成功應用。該方法的優(yōu)點是單套裝置生產(chǎn)能力大且機械化程度高，煅燒溫度及生產(chǎn)狀況易于控制，產(chǎn)品熟礦粉的質(zhì)量好且穩(wěn)定。缺點是相對于豎窯能耗較高。④硼礦粉沸騰煅燒是流化床技術在煅燒領域的應用。硼礦粉沸騰煅燒是國家“七五”科技攻關課題，工業(yè)化試驗裝置已于1997年末通過國家驗收，并獲得國家科技成果獎。試驗裝置使用的礦粉粒度≤3 mm。因當時粉礦供應問題及相對能耗較高等問題，該技術未能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。該方法的優(yōu)點是煅燒產(chǎn)品質(zhì)量好，更重要的是單套裝置投資相對較小且生產(chǎn)能力大，占地少，且易于自動化控制。但是，對于粒度更細的礦粉的沸騰煅燒，目前還未見工業(yè)化裝置。

3 礦石煅燒溫度

前面已經(jīng)講過，礦石煅燒的目的是將礦石中難以用碳解方式分解的硼鎂石高溫轉化為易于分解的遂安石，所以礦石煅燒溫度確切地說應該是硼鎂石轉化為遂安石的溫度。但是，由于不同礦區(qū)或相同礦區(qū)不同礦段的硼鎂石所含雜質(zhì)的種類及數(shù)量不同，因而導致不同礦區(qū)或者相同礦區(qū)不同礦段的硼鎂石煅燒溫度的差異。圖1為寬甸二人溝硼鎂礦、鳳城硼鎂礦、營口硼鎂礦熱譜圖。

圖1 不同礦區(qū)硼鎂礦熱譜圖

通過分析不同礦區(qū)硼鎂礦熱譜圖（圖1）并根據(jù)多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗得出以下結論：1）硼鎂石轉化為遂安石的溫度范圍為620～800℃，在此溫度區(qū)間內(nèi)熟礦石（粉）的化學活性最高；2）硼鎂石的煅燒溫度總體上是含鎂愈高煅燒溫度區(qū)間愈寬且偏高，含鐵愈高煅燒溫度區(qū)間愈窄且偏低；3）隨著煅燒溫度的再升高，遂安石又逐漸轉化為難以堿解的硼鎂石，使熟礦石（粉）的化學活性降低。這與筆者在東北大學粉體技術研究所進行的硼礦粉閃速煅燒試驗以及在長春黃金研究設計院進行的硼礦粉沸騰煅燒試驗（圖2為硼精粉熱重差熱分析曲線）結果一致，即硼鎂石由620℃開始脫水至800℃脫水結束轉化為遂安石。

圖2 硼精粉熱重分析與差熱分析曲線

在實際生產(chǎn)過程中，對于不同礦區(qū)或相同礦區(qū)不同礦段的硼礦，應根據(jù)其雜質(zhì)含量以及煅燒裝置的實際情況，確定礦石的煅燒溫度。

4 關于硼鐵礦的煅燒

由于成礦的原因，硼鐵礦中含硼鎂礦有多有少。對于單純的硼鐵礦，目前的煅燒方式并不能使其結構發(fā)生改變，也就是說目前的煅燒方式不能使硼鐵礦石轉變?yōu)樗彀彩?。曾?jīng)對廣東河源的硼鐵礦進行過650～1 050℃的煅燒實驗，結果表明煅燒后的熟礦石活性僅為3%～7%。也曾經(jīng)對翁泉溝個別礦段的硼鐵礦進行過煅燒實驗，結果表明因硼鐵礦含量的不同，熟礦粉的活性也表現(xiàn)出差異。這2個實驗證明了上述說法。硼鐵礦石不能轉化為遂安石就不能用碳堿法生產(chǎn)硼砂，或者說碳堿法只適用于遂安石。

5 礦石煅燒的發(fā)展趨勢

從硼砂生產(chǎn)歷程來看，礦石煅燒由土窯煅燒、豎窯煅燒發(fā)展到粉體煅燒，煅燒技術在探索中不斷地更新，也在不斷地走向成熟與完善。從保護資源、節(jié)省資源、提高原礦利用率的角度出發(fā)，提高礦石或礦粉的煅燒質(zhì)量將是煅燒的第一追求目標。粉體閃速煅燒以單套裝置生產(chǎn)能力大且機械化程度高、煅燒溫度及生產(chǎn)狀況易于控制、產(chǎn)品熟礦粉的質(zhì)量好且穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，被從事硼化工的業(yè)內(nèi)人士看好。它代表著一種趨勢和一個方向，勢必會引導礦粉煅燒的技術潮流，并隨著技術的成熟、完善而主導硼粉的煅燒領域。

對硼鐵礦而言，采用何種工藝使硼鐵礦石轉變?yōu)樗彀彩M而滿足碳堿法的工藝要求，是目前急需解決的一大難題，它關系著硼鐵礦的開發(fā)與應用。

［1］ 張繼宇，程巨，李宗林，等.硼鐵礦閃速焙燒新工藝研究［J］.無機鹽工業(yè)，2009，41（3）：42-44.

聯(lián)系方式：yuchangshui585948@163.com

Calcination of paigeite ore in borax production process

Yu Changshui
（Liaoning Shougang Boron Iron Co.，Ltd.，F(xiàn)engcheng 118100，China）

ascharite；calcination；suanite；activity

TQ128

A

1006-4990（2014）03-0013-02

2013-11-21

于長水（1963— ），男，畢業(yè)于大連工學院化工系無機化工專業(yè)，從事硼砂和硼酸的生產(chǎn)與管理工作。

Abstrac：When paigeite ores were used as raw materials to prepare borax，the ores must be calcined at first to enhance its activity.The purpose of high-temperature calcination process was to change the structure of ascharite，which could hardly be decomposed by carbonate decomposition process，into suanite，which can be decomposed much easier.Several methods of calcination of paigeite ores and ranges of calcinating temperature were introduced.It was pointed out that powder flash-calcinating process would have a good prospect because of its large production capacity of single unit，high mechanization degree，easy control of calcinating temperature and other production situation，and good and stable quality of calcined ore powder etc..The temperature range of ascharite transforming into suanite was at 620～800℃.The higher magnesium content in the ores，the wider and higher calcinating temperature range would be.The higher iron content in the ores would lead to a narrower and lower calcinating temperature range.For single phase of ludwigite，the current calcination methods could not change its structure.