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硼矿资源主要分布在土耳其、美国、南美、俄罗斯和中国等国家和地区。与其他国家的硼矿资源相比,中国的硼矿资源品位较低,加工困难且复杂。辽宁地区硼矿分为硼铁矿和硼镁矿,随着硼镁矿的开采,其矿石品位急剧下降,且面临枯竭。因此,合理开发利用硼镁矿资源,使硼镁矿中有价元素最大限度的加以利用具有非常重要的意义。 本文以辽宁某地区硼铁矿经磁选后的硼精矿为原料,通过焙烧、溶出、过滤等工艺过程,分离制备硼砂、氧化镁和二氧化硅等产品。主要研究内容如下: (1)在单因素和正交实验的基础上考察焙烧温度、时间、碱矿比对二氧化硅和三氧化二硼提取率的影响,根据实验结果确定了最佳焙烧工艺条件,即焙烧温度550℃,恒温时间60min,碱矿比3.0。在最佳焙烧工艺条件基础上,考察溶出温度、时间、液固比和搅拌速度对二氧化硅和三氧化二硼提取率的影响,确定最佳工艺条件:溶出温度100℃,时间90min,液固比10.0,搅拌速度400r·min-1。 (2)以焙烧提硅渣为原料,探索浸出温度、时间、铵矿比及液固比对镁浸出率的影响,确定最佳浸出提镁工艺条件,即浸出温度为100℃,浸出时间为90min,铵矿比2.0,液固比为20.0,镁的提取率为67.38%。以硫酸铵浸出提镁液为原料,研究探索了制备碳酸镁沉淀所需的最佳工艺条件,即温度30℃、反应时间为90min、铵镁比为2.0时,镁离子浓度越高,沉镁率越大,沉镁效果越好。将最佳工艺条件下的沉镁产物在850℃焙烧2h,得到较纯净的氧化镁产品,氧化镁晶形好,晶胞结构完整,晶体结构有序。 (3)以焙烧溶出液为原料,采用CO2碳分法分别制备二氧化硅和硼砂。探索分离制备二者的最佳工艺条件。实验表明,在温度为20℃,碳分终点pH为11时,B2O3的回收率最大。溶出液中B2O3浓度越大,越有利于其回收。得到较为纯净的硼砂晶体。以分离出硼砂后的溶液为原料,继续通入CO2,碳分制备二氧化硅。探索制备二氧化硅的最佳工艺条件,即在温度为40℃,碳分终点pH为9.5时,硅酸根离子浓度越高,SiO2回收率越大,回收效果越好。制备得到二氧化硅粉体,形状完好,纯度高。