Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В качестве примеси бор встречается почти во всех коренных и осадочных горных породах, солевых отложениях и водах засоленных бассейнов, во всех породообразованиях органического происхождения. Среднее содержание бора в указанных породах колеблется от 1*10в-2 до 1*10в-4%; в земной коре содержание бора принимается равным 3*10в-4%, или 3 г на тонну породы, т. е. значительно меньше, чем можно было ожидать на основании положения этого элемента в периодической системе элементов. Поэтому бор должен быть отнесен к рассеянным и дефицитным элементам, хотя в настоящее время известно около сотни его различных минералов, в подавляющем большинстве являющихся солями или орто-, мета-, изо- и гетеро-борных кислот или солями борокремниевоалюминиевых кислот. В соответствии с составом борные минералы подразделяют на две основные группы: а) бораты и б) боросиликаты и бороалюмосиликаты.
Наиболее важные минералы из указанных групп приведены в табл. 3.
В балансе мировой добычи борного сырья бораты занимают доминирующее положение. Россия обладает видами минерального сырья, относящимся как к первому, так и ко второму типам месторождений.
Вскрытие рудного сырья и извлечение соединений бора
На переработку обычно поступают рудные концентраты с содержанием борного ангидрида около 20—25%. Вскрытие рудного концентрата может быть произведено растворами минеральных кислот или щелочей; в отдельных случаях вскрытие концентратов осуществляется спеканием со щелочью, содой и известью.
По всем, за исключением одного-двух способов, известным технологическим схемам и во всех странах мира борсодержащее сырье перерабатывается первоначально на борную кислоту или буру.
Имеется ряд способов вскрытия и переработки рудного сырья (21), основные из них перечислены ниже
Сернокислотный способ. Борсодержащее сырье, измельченное до -2 мм, взмучивается с оборотной промывной водой, нагретой до 80—90°. Затем вводится серная кислота (80—90% от необходимого количества для растворения всех боратов и карбонатов). Обработка серной кислотой длится 30+60 мин. при температуре 80—95° и непрерывном перемешивании. Горячая пульпа направляется на фильтрацию. Фильтрат подается на повторную фильтрацию, а затем кристаллизацию при охлаждении раствора до температуры 10—20°. Маточные растворы частично возвращаются в процесс, а частично выводятся из процесса и идут для получения борных удобрений. Шлам репульпацией или на фильтре обрабатывается горячей водой, после чего направляется в отвал, Промывные воды направляются в голову процесса.
Азотнокислотный способ. Этот способ отличается от серно-кислотного только тем, что растворителем является азотная кислота. При этом растворителе вносятся некоторые изменения в последующие технологические операции, в частности возникает необходимость повторной кристаллизации для очистки от азотно-кислого кальция.
Азотно-сернокислотный способ. Боратовое сырье вскрывается с помощью раствора смеси азотной и серной кислот Процесс очень близок к азотнокислотному способу переработки концентратов.
Солянокислотный способ. Боратовое сырье вскрывается с помощью раствора соляной кислоты Извлечение соединений бора из полученных растворов рекомендуется выполнять в двух вариантах: а) кристаллизацией борной кислоты при охлаждении раствора; б) отгонкой хлорида бора.
Фосфорнокислотный способ. Растворение минералов бора осуществляется с помощью технической фосфорной кислоты. Выведенные из процесса маточные растворы содержат фосфаты кальция и магния с некоторым количеством борной кислоты, поэтому они направляются на упаривание для получения удобрений.
Биборатный способ. В принципе этот способ представляет собой сернокислотный, но на отдельных стадиях переработки растворов в последние вводится окись магния. В результате повышения pH раствора и наличия катионов магния образуются более легко растворимые бораты, а сульфат магния выпадает в остаток. После отделения кристаллов сульфата магния раствор подкисляют и проводят кристаллизацию борной кислоты. Маточный раствор возвращается в процесс без дополнительной очистки.
Способ классификации. В этом способе минералы бора растворяются в серной кислоте. Из полученного раствора кристаллизуются одновременно сульфат магния и борная кислота. Затем кристаллы соли и кислоты разделяют, используя различные удельные веса. Маточные растворы полностью возвращаются в процесс.
Автоклавный способ. Растворение минералов бора осуществляется с помощью серной кислоты, но процесс проводят при повышенных температуре и давлении. В этих условиях растворимость сульфата магния резко снижается, а растворимость борной кислоты возрастает. Способ дает возможность работать с меньшим объемом растворов и без вывода из процесса маточных растворов.
Способы с растворением в спиртах. Эти способы используют свойство борной кислоты растворяться в ряде спиртов при нерастворимости в них сульфата магния. Спирт предлагается вводить в сульфатную пульпу.
Фторидные способы. Минеральное сырье вскрывается с помощью фторидов с получением легко летучих фторидов бора. Далее предлагается либо непосредственно использовать фториды бора, либо подвергать их гидролизу и получать борную кислоту
Щелочные способы. Минералы бора вскрываются с помощью щелочных растворов или спеканием с едким натром. При этих способах вскрытия из растворов кристаллизуют буру.
Из рассмотренных способов переработки борсодержащего сырья наибольшее распространение получил сернокислотный. По имеющимся данным, извлечение борной кислоты колеблется от 65 до 78% от содержания в исходной руде. С маточными растворами, выводимыми из процесса, теряется от 15 до 27% борной кислоты, в зависимости от соотношения окиси магния и борного ангидрида в руде. Потери борной кислоты могут быть снижены при упаривании маточных растворов и извлечении из концентрированных растворов по одному из рассмотренных выше методов. В настоящее время в большинстве случаев маточные растворы используются для производства борсодержащих удобрений.