5. Обогащение датолитовой руды
25 сентября 1959года считается днем рождения Дальнегорских химиков, год, когда выпустила свою продукцию - датолитовый концентрат - первая обогатительная фабрика.
Датолитовая руда Дальневосточного происхождения в зависимости от примесей других минералов подразделяется на несколько разновидностей: Датолит - кальцитов, гранатов, геденбергитов. Датолит - боросиликат, состав, которого можно в упрощенном виде выразить формулой CaB(OH)SiO4, это бесцветное или зеленоватое твердое кристаллическое вещество.
В ходе обогащения руды из нее надо по возможности максимально удалить оксиды железа и кальцит. Эти примеси в дальнейшем ухудшат качество готового концентрата и увеличат расход серной кислоты при переработке концентрата в готовую борную продукцию. Для обогащения руды применяется магнитно - флотационный метод: предварительно измельченная руда проходит магнитную сепарацию для отделения железистых фракций, а затем поступает на основную и две перечистых флотации.
После флотации полученный пенный продукт сгущают, фильтруют и сушат в сушильных барабанах. Полученный датолитовый концентрат представляет собой белый порошок и по ГОСТу должен содержать:
B2O3 - не менее 16,5%
CaCO3 - не более 14%
Fe2O3 - не более 2,5%
H2O - не более 2%
6. Производство борной кислоты из датолитового сырья
Датолит при обычных условиях плохо разлагается щелочами, но хорошо сильными минеральными кислотами, такими, как серная, фосфорная, азотная и соляная. Наиболее целесообразно использовать серную кислоту, так как она позволяет перевести кальций датолита в нерастворимый сульфат кальция.
Датолитовая руда разрабатываемого месторождения содержит 45 - 50% основного минерала датолита. Сопутствующими минералами являются: кальцит (CaCO3), волластонит (CaO•SiO2), гранат (3CaO•Fe2O3 •3SiO2), геденбергит (CaO• FeO•2SiO2), гизингерит (Fe2O3 •nSiO2•mH2O), кварц( SiO2). При взаимодействии с серной кислотой они частично или полностью разлагаются. С целью сокращения расхода серной кислоты на разложение минералов пустой породы, руду обогащают, в результате чего содержание датолита повышается до 72 - 76%.
Таким образом, при разложении датолитового концентрата образуется борная кислота, сульфаты кальция и железа(3) и гидротированная кремниевая кислота. Сульфат кальция ввиду его малой растворимости выпадает в осадок, а сульфат железа, борная и кремниевая кислоты переходят в раствор. Наличие в исходном сырье больших количеств кремниевой кислоты и переход ее в раствор обуславливает образование геля, поглощающего много воды. В результате этого раствор борной кислоты становится интермицеллярной жидкостью, отделение которой от твердого остатка затруднено.
Для извлечения кислоты студнеобразную массу необходимо подсушить, т.е. вызвать старение геля. При этом объем геля резко меняется. Практическое применение нашел способ подсушки реакционной массы. Ввиду способности массы к налипанию, требуется смешивание ее со значительными количествами подсушечной массы. Это малоэффективно, так как существенно снижает производительность сушильного агрегата. По этой причине от такого способа пришлось отказаться, а разложение концентрата стали проводить в типовой суперфосфатной камере непрерывного действия.
Благодаря теплоте реакции концентрата с серной кислотой масса в камере разогревается до 110 - 125°с. За время пребывания в камере гель частично обезвоживается, стареет, а сама масса затвердевает и вырезается из камеры в виде рассыпчатого продукта. В процессе его выщелачивания образуется удовлетворительно фильтрующаяся суспензия. Но процесс фильтрации ограничен по времени, фильтровальная ткань загипсовывается, происходит это из-за неполной гидратации сульфата кальция. Для завершения гидратации до процесса фильтрования разработан режим выщелачивания, по которому сначала суспензию выдерживают при 45 - 55°с в течении 15 - 60 мин., после чего температуру повышают до 85 - 90 °с.
Комбинацией перечисленных приемов удается положительно решить основной вопрос сернокислотного способа переработки датолитового сырья - отделение борной кислоты от кремниевой и разделение полученного раствора и гипсо - кремнеземистого остатка - шлама.
Концентрат упаковывают в бумажные мешки вместимостью на 50 килограмм и транспортируют в крытых железнодорожных вагонах либо в резинокордные контейнеры вместимостью на 2000 килограмм. На предприятии концентрат поступает в цех борной кислоты по трубопроводу в виде водной суспензии. При производстве борной кислоты применяют серную кислоту собственного производства, полученную контактным методом, с содержанием H2SO4 около 93%.