În prezent, există mai mult de 120 de minerale de bor în natură, marea lor majoritate sunt compuși ai oxigenului și doar două sunt fluoruri. Dar industria modernă utilizează doar 10-12 dintre acestea, având o distribuție relativ largă și proprietăți tehnice favorabile.
05.12.2019 Rubrica: Minerit și materii prime chimice Autor: Paxey
În acest articol: Analiza și evaluarea proprietăților de bor:
Conținut
Caracterizarea compușilor și a zăcămintelor de bor
Conținutul de bor în scoarța terestră este de 3 — 1 0-10 %. Borul nu face parte din elementele rare, dar este extrem de dispersat.
În prezent, există mai mult de 120 de minerale de bor în natură, marea lor majoritate sunt compuși ai oxigenului și doar două sunt fluoruri. Dar industria modernă utilizează doar 10-12 dintre acestea, având o distribuție relativ largă și proprietăți tehnice favorabile.
Cele mai importante minerale cu conținut de bor de interes industrial sunt următoarele:
În prezent, cea mai importantă importanță industrială o au kernitul și boraxul; dintre borații de calciu, colemanitul, ulexitul și hidroboracita au dobândit cea mai mare importanță practică; dintre borații de magneziu — asharitul, boracita, ludvigitul, kotoitul; dintre borosilicați — datolitul, danburitul.
Minereurile de datolit se formează pe skarnuri care au înlocuit calcarele. În minereurile bogate de acest tip conținutul de datolit ajunge la 50 %. Mineralele neferoase sunt granatul, manganogedenbergitul, calcitul, cuarțul și altele.
Rezervele de minereuri de bor din țările capitaliste dezvoltate depășesc considerabil 1 miliard de tone. Cele mai mari rezerve de minereuri de bor explorate și dezvoltate comercial se află în SUA și Turcia.
Zăcămintele de bor din Rusia și Kazahstan sunt reprezentate în principal de borați marini sau borosilicați în skarnuri calcaroase.
Zăcămintele reziduale de borat formate în locul sărurilor cu conținut de bor sunt compuse în principal din asharită. Minereurile de asharită sunt prelucrate prin metoda acidă pentru a produce acid boric.
Minereurile de hidroboracite sunt descompuse de sodă și dioxid de carbon după calcinarea lor la o temperatură de 600-650 °C pentru a obține borax. Pentru a obține acid boric, concentratul de hidroboracite este descompus cu acid sulfuric.
Printre zăcămintele industriale de borosilicat asociate cu skarna calcaroasă se numără zăcămintele de datolit și danburit din Primorsky Krai și Pamir.
Dintre depozitele de borosilicat, numai depozitul de datolit este exploatat în prezent. Zăcământul este limitat la calcarele triasice cicatrizate care apar printre depozitele de șisturi nisipoase. În cadrul zăcământului, cea mai mare parte a rocilor skarn sunt minereuri comerciale de datolit.
Metode de prelucrare și valorificare a minereurilor de borosilicat
Consumatorii de boroproduse (industria chimică, metalurgică, de construcții etc.) tind, de regulă, să utilizeze materii prime cât mai concentrate, ceea ce le permite să își intensifice procesele și să obțină produse de calitate mai bună la costuri mai mici.
Pentru prima dată în practica mondială, Rusia a dezvoltat metode de îmbogățire a minereurilor de borosilicat pentru a obține concentrat de datolit, producția de acid boric și borat de calciu din concentrat de datolit, producția de perborat de sodiu din acid boric, boroproduse din oxigen anhidru, producția de bor elementar și alți compuși ai borului.
Rezultatele introducerii acestor procedee au rezolvat problema furnizării de produse din bor pentru nevoile economiei naționale a țării, au accelerat dezvoltarea celor mai noi tendințe științifice în producția de fibră de sticlă izolantă și textilă, sticlă borosilicată, termoboron, nitruri de bor, atât fibră, cât și pulbere, ale căror proprietăți permit utilizarea la parametri de presiune și temperatură extrem de ridicați, în producția de carbură de bor, material utilizat în scopuri abrazive și ca scuturi împotriva radiațiilor nucleare, și au permis asigurarea protecției borului împotriva radiațiilor nucleare.
Principalele metode de îmbogățire a materiilor prime care conțin bor sunt: îmbogățirea radiometrică, îmbogățirea în medii grele, separarea electromagnetică, flotarea, prelucrarea termică și chimică.
Pentru a crește conținutul de componentă utilă în materiile prime naturale, se efectuează îmbogățirea preliminară a materiilor prime cu utilizarea separării radiometrice și îmbogățirea în medii grele în conformitate cu schemele tipice ale ciclului.
Schema de îmbogățire magnetică este prezentată în Fig. 7.13.
Conform acestei scheme (fig. 7.13), minereul, zdrobit până la o grosime d e-0,074 mm (65 %) într-o moară cu bile care funcționează în ciclu închis cu un clasificator spiralat, cu o densitate de 25-27 % solid, este introdus într-un separator magnetic cu un câmp magnetic slab pentru a separa filamentele metalice și apoi direcționat spre cernere pentru a separa granulele mari și așchiile. Produsul de sub rețea al ecranului intră în separatorul principal poligradiant. Inducția magnetică în zona de lucru este de 1,7-2,4 Tesla. Fracția magnetică merge la separarea de control, fracția magnetică a separării de control — la depozitul de deșeuri. Fracția nemagnetică din separarea magnetică principală merge la separarea de supracurățare, fracția nemagnetică din separarea de supracurățare — la flotare, iar fracția magnetică din separarea de supracurățare și fracția nemagnetică din separarea de control — la capul separării principale.
Conform acestei scheme, produsul intermediar se obține cu Fe2O3 = 3,46 %, B2O3 = 12,4 %, care la îmbogățirea ulterioară prin metoda flotării este adus la concentratul cu conținut de Fe2O3 = 2,5 % și B2O3 = 17 %.
Schema colectivă-selectivă principală de îmbogățire prin flotare a minereurilor de borosilicat este prezentată în Fig. 7.14.
Schema de îmbogățire prin flotare (vezi Fig. 7.14) constă din patru operații principale:
- — flotarea colectivă principală pentru a produce concentrat de datholit-calcit și separarea reziduurilor;
- — îngroșarea concentratului de datholit-calcit;
- — punerea în contact a concentratului de datholit-calcit cu reactivi;
- — flotarea carbonatului din concentratul de datholit-calcit cu separarea concentratului de calcit în spumă.
Procesul de flotare se caracterizează prin alimentarea cu sodă caustică (1 kg/t) în flotația principală și apoi cu săpun lichid (0,18 kg/t) în patru porțiuni, sticlă lichidă (2 kg/t) și sulfat de cupru (1 kg/t) în unitatea de contact, săpun lichid (1,4 kg/t) în cele patru puncte de flotare a carbonatului, temperatura de flotare 60 °С.
Scheme de prelucrare și utilizare complexă a minereurilor de borosilicat
Minereurile de datolit și danburit sunt prelucrate conform schemei de flotare magnetică cu îmbogățire preliminară în medii grele. Concentratele obținute sunt utilizate ca produse finale care conțin bor sau sunt supuse prelucrării ulterioare.
Aplicarea unui număr mare de metode de prelucrare permite utilizarea integrată a materiilor prime. Figurile. 7.15 și 7.16 prezintă scheme de utilizare complexă a minereurilor de datolit și danburit.
La îmbogățirea în medii grele, produsele finale sunt: îmbogățite cu B2O3care este materia primă inițială în producția de borat de calciu și de concentrat de datolit; fracțiunile de calcit și granat — materie primă pentru industria construcțiilor.
În producția de concentrat de datolit, se obțin următoarele produse: concentratul de datolit este materie primă pentru producția de acid boric, borat de calciu și perborat de sodiu; fracția magnetică (reziduuri de îmbogățire magnetică) și reziduurile de flotație sunt materii prime pentru industria construcțiilor (cărămizi de silicat, nisip pentru construcții, lianți etc.).
În producția de acid boric se produc acid boric și nămol. Nămolul servește drept materie primă pentru producția de acid sulfuric, ciment, gips, materiale de umplutură pentru cauciuc și materiale plastice, precum și pentru producția de construcții (beton celular, lianți etc.) și producția de îngrășăminte minerale.
În producția de borat de calciu și perborat de sodiu, se produc borat de calciu, perborat de sodiu și nămol.
Nămolul servește ca materie primă pentru producția de cretă, îngrășăminte borosilime, glazuri, paste de curățare și lustruire, zgură etc.
Producția de acid boric din concentrat de datolit se realizează prin metoda acidului sulfuric.
Acidul boric este utilizat pentru a produce anhidridă borică, borax, octaborat de sodiu și alți compuși care conțin bor.
Atunci când se prelucrează concentrat sau minereu de datolit sau danburit prin metoda termică, se produc borat de calciu, borax, acid boric, pentaborat de calciu, perborat de sodiu, îngrășăminte de borozilime și alți compuși care conțin bor.
Schema de producere a boroproduselor (acid boric, borax, borat de calciu, perborat de sodiu) este prezentată în Fig. 7.17.
