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我国硼矿储量较大,大部分的硼资源为高硼高镁的硼镁石。目前我国硼镁石主要用于碳碱法生产硼砂,但由于矿石中镁含量较高使该工艺对硼的提取率不到75%,提取后除产生硼砂外还产生大量污染严重的碱性硼泥,既造成资源的浪费又污染严重,急需开发一种高效清洁的硼资源综合利用方法。硼镁石真空铝热还原炼镁——炼镁还原渣配料生产无碱玻璃纤维工艺可充分利用硼镁石资源,无废渣排放,实现了硼镁石的绿色冶金,是一种很有前景的硼镁石利用方法。
论文对以高硼高镁的硼镁石为原料,以铝粉为还原剂的真空热还原炼镁过程进行了研究。通过对硼镁石的煅烧、硼镁石和CaCO3混合煅烧及混合熟料的真空铝热还原三部分内容进行研究,得出的如下主要结论。
硼镁石的煅烧实验研究结果表明:提高煅烧温度或延长恒温时间都可提高硼镁石的烧损率,其最大烧损率为13.07%;硼镁石的差热分析表明:其热分解可以分为三个阶段,第一阶段为452~668℃,分解过程的活化能Ea为379.68KJ/mol和指前因子A为6.36×1021 min-1;第二阶段668~800℃分解过程的活化能Ea为1282.42KJ/mol和指前因子A为5.47×1065 min-1;第三阶段800~1200℃分解过程的活化能Ea为1097.69KJ/mol和指前因子A为4.96×1038 min-1;硼镁石在煅烧过程中主要生成2MgO·B2O3和3MgO·B2O3,游离态的MgO量很少,直接以该物料为还原原料还原率较低。
硼镁石和CaCO3混合煅烧熟料的实验研究表明:CaO可以置换出2MgO·B2O3和3MgO·B2O3中的MgO,煅烧后产物的主要物相为3CaO·B2O3和MgO。配入CaCO3后,在较低温度下延长煅烧时间可以使烧损率明显增大,高温下延长煅烧时间烧损率变化不大,但可以使更多的MgO被CaO从3MgO·B2O3中置换出来;适当增大制团压强,可起到同样的效果,但压力过大,球团的孔隙率降低,气体逸出的阻力增大,物料分解阻力增大,分解不完全,降低烧损及还原率。较佳的煅烧温度为1100℃,煅烧时间为120min,制团压力为90MPa。
硼镁石和CaCO3混合熟料的真空铝热还原实验结果表明,最佳的还原条件为:还原温度1200℃,还原时间120min,铝粉过量15%,氟化钙3%,在此条件下,氧化镁的还原率为87.86%,还原渣的主要成分为3CaO·B2O3和11CaO·CaF2·7Al2O3;通过还原等温动力学研究得出:1373~1473K还原过程的表观活化能Ea为218.09 kJ/mol,指前因子A为9.18×105。
本论文的研究结果表明:以辽宁宽甸高硼高镁低硅的硼镁矿为原料,配入一定量CaCO3后进行煅烧获得煅烧熟料,煅烧熟料经真空铝热还原后获得金属镁,实现了硼镁分离,还原渣可用于生产无碱玻璃。这为硼镁石真空铝热还原炼镁——炼镁还原渣配料生产无碱玻璃纤维工艺的产业化提供了理论和技术支撑。
论文对以高硼高镁的硼镁石为原料,以铝粉为还原剂的真空热还原炼镁过程进行了研究。通过对硼镁石的煅烧、硼镁石和CaCO3混合煅烧及混合熟料的真空铝热还原三部分内容进行研究,得出的如下主要结论。
硼镁石的煅烧实验研究结果表明:提高煅烧温度或延长恒温时间都可提高硼镁石的烧损率,其最大烧损率为13.07%;硼镁石的差热分析表明:其热分解可以分为三个阶段,第一阶段为452~668℃,分解过程的活化能Ea为379.68KJ/mol和指前因子A为6.36×1021 min-1;第二阶段668~800℃分解过程的活化能Ea为1282.42KJ/mol和指前因子A为5.47×1065 min-1;第三阶段800~1200℃分解过程的活化能Ea为1097.69KJ/mol和指前因子A为4.96×1038 min-1;硼镁石在煅烧过程中主要生成2MgO·B2O3和3MgO·B2O3,游离态的MgO量很少,直接以该物料为还原原料还原率较低。
硼镁石和CaCO3混合煅烧熟料的实验研究表明:CaO可以置换出2MgO·B2O3和3MgO·B2O3中的MgO,煅烧后产物的主要物相为3CaO·B2O3和MgO。配入CaCO3后,在较低温度下延长煅烧时间可以使烧损率明显增大,高温下延长煅烧时间烧损率变化不大,但可以使更多的MgO被CaO从3MgO·B2O3中置换出来;适当增大制团压强,可起到同样的效果,但压力过大,球团的孔隙率降低,气体逸出的阻力增大,物料分解阻力增大,分解不完全,降低烧损及还原率。较佳的煅烧温度为1100℃,煅烧时间为120min,制团压力为90MPa。
硼镁石和CaCO3混合熟料的真空铝热还原实验结果表明,最佳的还原条件为:还原温度1200℃,还原时间120min,铝粉过量15%,氟化钙3%,在此条件下,氧化镁的还原率为87.86%,还原渣的主要成分为3CaO·B2O3和11CaO·CaF2·7Al2O3;通过还原等温动力学研究得出:1373~1473K还原过程的表观活化能Ea为218.09 kJ/mol,指前因子A为9.18×105。
本论文的研究结果表明:以辽宁宽甸高硼高镁低硅的硼镁矿为原料,配入一定量CaCO3后进行煅烧获得煅烧熟料,煅烧熟料经真空铝热还原后获得金属镁,实现了硼镁分离,还原渣可用于生产无碱玻璃。这为硼镁石真空铝热还原炼镁——炼镁还原渣配料生产无碱玻璃纤维工艺的产业化提供了理论和技术支撑。