[發明專利]一種兩步法提取硼泥中硅的方法

有效

• 申請號: 202110381872.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112850730B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 寧志強;劉家輝;王立杰;謝宏偉;宋秋實;尹華意
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01B33/32
• 分類號: C01B33/32
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種兩步法提取硼泥中硅的方法，屬于堿熔法在硼泥中提硅技術領域。該方法是對堿熔法進行改進，將硼泥和碳酸鈉混合后，在700～900℃進行煅燒30～150min，然后將煅燒顆粒、氫氧化鈉和水混合，加熱至30～100℃，攪拌反應5～60min，冷卻至室溫后進行固液分離，得到溶液為硅酸鈉溶液。該方法不僅將硼泥中的硅提取出來，同時破壞了硼泥中的鎂橄欖石結構，為其后續處理提鎂降低了難度。

技術領域

本發明屬于堿熔法在硼泥中提硅技術領域，具體涉及一種兩步法提取硼泥中硅的方法，該方法以生產硼砂后的廢渣硼泥為原料，提取其中的硅元素。

背景技術

硼泥是以硼礦物為原料生產硼酸、硼砂后，所產生的固體廢渣。由于硼泥一般被當做廢棄物直接扔掉，不僅占用的大量的土地資源，而且由于其強堿性，還造成了非常嚴重的環境問題。而由于硼泥中含有大量的Mg，Si以及微量的Fe，B等有價元素，近年來也開始有科研從業者對其進行研究，提高其綜合利用率，其中，提取硼泥中的硅稱為一個硼泥綜合利用的一個研究方向。

目前，硼泥提硅最有效的方法是堿熔法，該方法是將硼泥與氫氧化鈉在一定條件下混合，在高溫下反應得到硅酸鈉。其原理是由于硼泥中的硅以SiO₂和Mg₂SiO₄的形式存在，可以與氫氧化鈉發生反應得到硅酸鈉，但堿熔法得到的固體產物由于硅酸鈉的粘性很強，得到的硅酸鈉和反應設備很難分離，其后續處理困難，且現有的硼泥提硅的反應過程需要大量的堿，對設備要求很高。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種兩步法提取硼泥中硅的方法，以解決用堿量過高及后續處理困難問題。并且該方法不僅將硼泥中的硅提取出來，同時破壞了硼泥中的鎂橄欖石結構，在提取硅后，固體渣中鎂的百分比含量變高，富集了鎂，為其后續處理提鎂降低了難度。

為實現上述發明的目的，本發明采用了如下技術方案：

一種兩步法提取硼泥中硅的方法，為將硼泥和碳酸鈉混合，在700～900℃煅燒，得到煅燒產物，破碎后和氫氧化鈉、水混合，在30～100℃進行浸出，得到的懸濁液進行固液分離，得到硅酸鈉溶液。

一種兩步法提取硼泥中硅的方法，包括以下步驟：

步驟1：煅燒

(1)按摩爾比，原料硼泥中Si元素：碳酸鈉＝1：(1～2)稱量原料，混合均勻，得到混合物；

(2)將混合物置于700～900℃進行煅燒30～150min，得到煅燒產物；

(3)將煅燒產物研磨粉碎，得到煅燒顆粒；

步驟2：浸出反應

(1)將煅燒顆粒、氫氧化鈉和水混合，得到反應物；其中，按摩爾比，原料硼泥中Si元素：氫氧化鈉＝1：(5～25)，按固液比，煅燒顆粒：水＝1g：(8～16)mL；

(2)將反應物加熱至30～100℃，攪拌反應5～60min，得到懸濁液；

(3)將懸濁液冷卻至室溫后進行固液分離，得到溶液為硅酸鈉溶液。

在步驟1的(1)中，硼泥需進行預先干燥處理。

在步驟1的(2)中，煅燒采用的設備為馬弗爐。

在步驟2的(1)中，氫氧化鈉預先用水溶解。

在步驟2的(2)中，攪拌速率為100～600r/min。

在步驟2的(3)中，固液分離得到的固體采用去離子水進行洗滌，保留洗滌液也作為硅酸鈉溶液的一部分，通過該方法，使得硼泥中硅的提取率為16％～83％。

本發明提供的一種兩步法提取硼泥中硅的方法，其反應方程式如下：