一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法

摘要

本发明提供了一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法，以硼镁石和石灰石为原料，经煅烧后通过真空热还原工艺，可得到金属镁和高铝高硼的渣块，渣块经磨细后用碱液浸出其中的氧化铝得到Al(OH)

说明书

技术领域

本发明属于真空金属热还原炼镁技术领域，具体涉及一种以硼镁石为原料 利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法。

背景技术

硼镁石是一种主要成分为硼酸镁的含镁和硼的矿物，目前硼镁石的利用主 要是通过碳碱法生产硼砂，该方法在浸出过程中硼的回收率较低，且只能将硼 镁石中的硼加以利用，而大量镁进入渣(即硼泥)中，生产硼砂过程中产生大 量的硼泥，目前硼泥尚未得到有效利用，只能堆积处理，对生态环境造成严重 破坏。

硼化钙(CaB₆)的用途十分广泛，被大量应用于核工业、航空航天、耐火 材料和冶金等多种方面。但是由于其生产方法繁杂，生产成本高昂，限制了其 被进一步广泛使用，同时也导致了生产硼化钙的厂家比较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁 及硼化钙的方法，该方法能够使硼镁石得到高度地综合利用，不仅可以获得良 好的经济效益，而且可实现清洁生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方法，包括 以下步骤：

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:(0～3.5)将硼镁石和石灰石混合，然后破碎、研磨，将磨细后 的原料制成团块，然后将团块在700～1100℃煅烧20～120min；将煅烧过的团块 粉碎后与还原剂按质量比为1:(0.01～1)混合均匀，然后再次制成团块，再在低于 80Pa的压力及900～1300℃的温度下真空热还原20～300min，生成气态金属镁和 渣块，气态金属镁经冷凝结晶得到固态金属镁；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨后放入碱溶液中浸泡，使渣块中的Al₂O₃以 NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣块中的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀， 然后过滤分离，得到浸出液和泥渣；再对浸出液中的NaAl(OH)₄进行晶种种分 分解或碳分分解，得到Al(OH)₃；

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然后过滤分离， 滤饼即为硼化钙，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

所述的硼镁石中MgO的质量分数大于30％，SiO₂的质量分数小于10％。

所述步骤1)中将硼镁石和石灰石混合后研磨至粒径小于0.2mm；

所述步骤1)中将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm；

所述步骤1)中还原剂的粒径小于0.2mm；

所述步骤2)中将渣块研磨至粒径小于0.2mm。

所述的还原剂为铝粉或铝镁合金粉。

所述步骤2)中渣块与碱溶液的液固比为50～1000g/L，碱溶液为Na₂CO₃与NaOH的混合液或80～200g/L的Na₂CO₃溶液，其中混合液中Na₂CO₃的浓度 为80～200g/L，NaOH的浓度为0.01～10g/L。

所述步骤2)中的浸泡时间为20～300min，碱溶液的温度为50～300℃。

所述步骤2)中的晶种种分分解具体为：将浸出液倒入晶种分解容器中，按 种子比为0.5～4加入Al(OH)₃晶种，在室温至90℃的温度及常压条件下进行晶种 种分分解，分解时间为10～96h，使NaAl(OH)₄分解成Al(OH)₃和Na(OH)，然 后过滤分离即得到Al(OH)₃。

所述步骤2)中的碳分分解具体为：在室温至95℃的温度及常压条件下， 向浸出液中通入气体进行碳分分解，使NaAl(OH)₄分解生成Al(OH)₃和Na₂CO₃， 分解时间为1～10h，然后过滤分离即得到Al(OH)₃；其中通入的气体体积为浸出 液体积的5～100％，通入的气体中CO₂的体积分数为10～80％。

将步骤2)得到的Al(OH)₃在800℃～1000℃下煅烧，使Al(OH)₃脱水，得到 Al₂O₃。

所述步骤3)中盐酸的浓度为0.5～5mol/L。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明提供的以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方 法，以硼镁石和石灰石为原料，先通过真空热还原分离出金属镁，然后剩下的 渣块用碱液浸泡后进行晶种种分分解或碳分分解，将其中的Al以Al(OH)₃的形 式分离出来，再用盐酸浸洗剩下的泥渣、过滤，最终得到的滤饼即为硼化钙， 滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。该方法能够在得到金属镁这种主产品的同时还得到 硼化钙、Al(OH)₃和CaCl₂这三种副产品，其中镁的还原率达到90％以上，CaB₆的纯度高于95％，Al(OH)₃的纯度和白度等指标高于拜尔法得到的Al(OH)₃的相 应指标，CaCl₂的纯度高于90％。该方法能够使硼镁石得到高度地综合利用，不 仅可以获得巨大的经济效益，而且可实现清洁生产、无污染物排放，具有巨大 的应用空间和良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的整体流程图；

图2为真空热还原提取金属镁的工艺流程图；

图3为种分分离氢氧化铝并得到硼化钙的工艺流程图；

图4为碳分分离氢氧化铝并得到硼化钙的工艺流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种以低硅高镁硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁 同时副产氧化铝、硼化钙和氯化钙的方法。如图1所示，本发明以硼镁石和石 灰石为原料，采用铝粉或镁铝合金粉为还原剂，经煅烧后通过真空热还原工艺， 可得到金属镁和高铝高硼的渣块，渣块经磨细后用碱液浸出其中的氧化铝得到 Al(OH)₃，剩余的泥渣再用稀盐酸浸出、过滤，最后剩下的滤渣即为CaB₆，滤液 经冷凝得到CaCl₂。通过这种方法使硼镁石得到了高度地综合利用，不仅可以获 得很好的经济效益，而且可实现清洁生产。

本发明的技术方案大体上可分为三步，第一步是对硼镁石进行真空热还原 提取金属镁副产低镁高硼的渣块，其工艺流程如图2所示；第二步是对热还原 后所产生的渣块用碱液浸出，并对浸出液采用种分或碳分的方法得到Al(OH)₃， 第三步是将第二步剩余的泥渣再用稀盐酸浸出、过滤，滤渣即为硼化钙，滤液 经冷凝得到CaCl₂。图3为采用种分分离法时的第二步和第三步的工艺流程图， 图4为采用碳分分离法时的第二步和第三步的工艺流程图。

本发明提供的以硼镁石为原料利用真空热还原法制取金属镁及硼化钙的方 法具体包括以下步骤：

1)真空热还原提取金属镁

采用低硅高镁的天然硼镁石或者经浮选脱硅后的低硅高镁硼镁石，其中 MgO>30wt％，SiO₂<10wt％。同时石灰石为低硅的天然石灰石，也可以为其它化 工部门副产的纯度较高的人工合成CaCO₃。以低硅硼镁石和石灰石为原料进行 配料，在配料时要根据低硅硼镁石中MgO、B₂O₃、SiO₂、Al₂O₃和CaO的化学 组成配入石灰石，每1吨硼镁石配入0～3.5吨石灰石。将配好的硼镁石和石灰石 破碎后放入磨细装置中进行磨细，磨细至粒径小于0.2mm。将磨细后的原料制 成团块，然后将制成的团块放入炉中煅烧，煅烧温度为700～1100℃，煅烧时间 为20～120min。

将煅烧后的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与粒径小于0.2mm的还原剂 混合均匀，然后再次制成团块，其中还原剂的配入量应适当过量，每1吨硼镁 石配0.01～1吨还原剂。其中还原剂为工业铝粉或工业铝镁合金粉，也可以为由 回收的铝或铝镁合金制备而成的粉料。将再次压制好的团块置于带有镁结晶器 的高温真空还原反应炉中，在低于80Pa的真空条件下和900～1300℃的温度下 进行20～300min的真空热还原，还原反应得到两种产物，一种是生成的气态金 属镁，而后在镁结晶器上冷凝结晶成固态金属镁，另一种为主要由 12CaO·7Al₂O₃、CaO·Al₂O₃、CaO·2Al₂O₃或CaO·6Al₂O₃中的一种或几种任意比 例的混合物与2CaO·SiO₂和CaB₆等组成的渣块。

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将获得的渣块磨细至粒径小于0.2mm，然后将磨细的渣块放入碱溶液中， 在50～300℃的温度下浸泡20～300min，将渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式 被浸出于碱溶液中，渣块中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式沉淀出来，而 渣料中的CaB₆等组分不参与反应而留在浸出后剩余的沉淀的泥渣中，其中渣块 与碱溶液的液固比为50～1000g/L，即每升碱溶液浸出50～1000g的渣块，碱溶 液为Na₂CO₃与NaOH的混合液或80～200g/L的Na₂CO₃溶液，混合液中Na₂CO₃的浓度为80～200g/L，NaOH的浓度为0.01～10g/L。浸泡完成后将碱溶液与渣块 过滤分离，得到浸出液和泥渣，其中浸出液为含有少量Na₂CO₃和NaOH的 NaAl(OH)₄溶液，泥渣主要为由CaB₆、CaCO₃和少量2CaO·SiO₂组成的混合物。

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行晶种种分分解或碳分分解：

晶种种分分解时，将浸出液自然冷却至温度低于90℃，然后将浸出液倒入 晶种分解容器中，然后加入Al(OH)₃晶种，种子比为0.5～4(即晶种与溶液中 Al(OH)₃的摩尔比为0.5～4:1)，在常压条件下进行晶种种分分解，分解时间为 10～96小时，使NaAl(OH)₄分解成Al(OH)₃和Na(OH)，种分分解后生成的Al(OH)₃经过滤分离后得到产品Al(OH)₃，滤液则由Na(OH)以及部分未分解的NaAl(OH)₄组成。生成的Al(OH)₃大部分可作为最终产品，部分作为晶种返回到晶种分解容 器中去种分分解NaAl(OH)₄。

碳分分解时，将浸出液自然冷却至温度低于95℃，然后将浸出液倒入碳分 分解容器中，在常压条件下向浸出液中通入含有CO₂的气体，通入的气体中CO₂的含量为10％～80％(体积分数)，通入的气体体积为浸出液体积的5～100％(即 通气比为5～100％)，碳分时间为1～10小时，使NaAl(OH)₄分解生成Al(OH)₃和 Na₂CO₃。碳分过程所需的CO₂来自于石灰石和硼镁石煅烧过程生成的CO₂副产 物。碳分分解生成的Al(OH)₃经过滤与碳分后生成的Na₂CO₃溶液分离，即形成 商品氢氧化铝。

种分或碳分得到的Al(OH)₃大部分情况下即可做为最终产品，如果需要最终 的产品为Al₂O₃，可将生成的Al(OH)₃在800～1000℃的温度条件下进行煅烧使 Al(OH)₃脱水即可。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用0.5～5mol/L的稀盐酸在常温下浸洗1～2次，稀盐 酸的量按照原料中石灰石的量减去生成CaB₆所消耗掉的量，并过量50％。因为 本发明选用低硅原料，在热还原过程中硅保留在渣块里，加碱浸出Al₂O₃的同时 也会有一少部分SiO₂溶解于碱溶液中，大部分SiO₂和CaCO₃、CaB₆一起留在了 泥渣中。将泥渣用稀盐酸浸出时，CaCO₃生成Ca²⁺溶解于浸出液中，而泥渣中 的CaB₆和SiO₂等组分不参与反应留在浸出后剩余的沉淀渣中。将浸出液与沉淀 渣过滤分离，滤液经过冷凝后可得到纯度较高的CaCl₂晶体，冷凝过后的滤液还 可以循环，添加盐酸再用于浸洗泥渣。滤渣即为纯度较高的CaB₆，其中也会包 含少量SiO₂等杂质。

下面结合具体的实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:1将低硅高镁的天然硼镁石(MgO>30wt％，SiO₂<10wt％)和 低硅的天然石灰石混合，然后破碎，再放入磨细装置中磨细至粒径小于0.2mm， 将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉中，在1000℃煅烧40min；将煅 烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还原剂按质量比为1:0.5混合均匀， 然后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温真空还原反应炉中，在低于20Pa 的压力及1300℃的温度条件下真空热还原20min，生成气态金属镁和渣块(主 要含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)，气态金属镁在镁结晶器上冷凝结 晶得到固态金属镁；其中还原剂为工业铝粉，粒径小于0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在300℃ 下浸泡20min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣块 中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反应 留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为500g/L，碱溶液为80g/L的Na₂CO₃溶液，浸泡完成后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含 有少量SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行晶种种分分解，将浸出液自然冷却至温度低 于90℃，然后将浸出液倒入晶种分解容器中，然后加入Al(OH)₃晶种，种子比 为0.5，在常压条件下进行晶种种分分解，分解时间为96小时，使NaAl(OH)₄分解成Al(OH)₃和Na(OH)，种分分解后生成的Al(OH)₃经过滤分离后得到产品 Al(OH)₃，生成的Al(OH)₃大部分可作为最终产品，部分作为晶种返回到晶种分 解容器中去种分分解NaAl(OH)₄。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用0.5mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃， 然后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

实施例2

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:2将经浮选脱硅后的低硅高镁硼镁石(MgO>30wt％，SiO₂<10wt％)和低硅的天然石灰石混合，然后破碎，再放入磨细装置中磨细至粒径 小于0.2mm，将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉中，在900℃煅烧 60min；将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还原剂按质量比为1:1 混合均匀，然后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温真空还原反应炉中， 在低于80Pa的压力及900℃的温度的条件下真空热还原300min，生成气态金属 镁和渣块(主要含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)，气态金属镁在镁结 晶器上冷凝结晶得到固态金属镁；其中还原剂为工业铝镁合金粉，粒径小于 0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在50℃ 下浸泡300min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣 块中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反 应留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为800g/L，碱溶液为Na₂CO₃与NaOH 的混合液，混合液中Na₂CO₃的浓度为200g/L，NaOH的浓度为0.01g/L，浸泡 完成后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含有少量SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行晶种种分分解，将浸出液倒入晶种分解容器 中，然后加入Al(OH)₃晶种，种子比为4，在常压条件下进行晶种种分分解，分 解时间为10小时，使NaAl(OH)₄分解成Al(OH)₃和Na(OH)，种分分解后生成的 Al(OH)₃经过滤分离后得到产品Al(OH)₃，生成的Al(OH)₃部分作为晶种返回到 晶种分解容器中去种分分解NaAl(OH)₄，剩余部分在800℃下煅烧，使Al(OH)₃脱水，得到Al₂O₃。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用1mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然 后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

实施例3

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:0.5将低硅高镁的天然硼镁石(MgO>30wt％，SiO₂<10wt％) 和人工合成的CaCO₃混合，然后破碎，再放入磨细装置中磨细至粒径小于 0.2mm，将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉中，在700℃煅烧120min； 将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还原剂按质量比为1:0.01混合 均匀，然后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温真空还原反应炉中，在低 于40Pa的压力及1100℃的温度的条件下真空热还原200min，生成气态金属镁 和渣块(主要含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)，气态金属镁在镁结晶 器上冷凝结晶得到固态金属镁；其中还原剂为由回收的铝制备而成的铝粉，粒 径小于0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在100℃ 下浸泡250min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣 块中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反 应留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为1000g/L，碱溶液为Na₂CO₃与 NaOH的混合液，混合液中Na₂CO₃的浓度为80g/L，NaOH的浓度为10g/L，浸 泡完成后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含有少量 SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行碳分分解，将浸出液自然冷却至温度低于 95℃，然后将浸出液倒入碳分分解容器中，在常压条件下向浸出液中通入含有 CO₂的气体，通入的气体中CO₂的含量为10％(体积分数)，通入的气体体积为 浸出液体积的100％，碳分时间为10小时，使NaAl(OH)₄分解生成Al(OH)₃和 Na₂CO₃。碳分过程所需的CO₂来自于石灰石和硼镁石煅烧过程生成的CO₂副产 物。碳分分解生成的Al(OH)₃经过滤与碳分后生成的Na₂CO₃溶液分离，即得到 Al(OH)₃，将Al(OH)₃在900℃下煅烧，使Al(OH)₃脱水，得到Al₂O₃。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用3mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然 后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

实施例4

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:3.5将经浮选脱硅后的低硅高镁硼镁石(MgO>30wt％， SiO₂<10wt％)和人工合成的CaCO₃混合，然后破碎，再放入磨细装置中磨细至 粒径小于0.2mm，将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉中，在800℃煅 烧100min；将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还原剂按质量比为 1:0.2混合均匀，然后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温真空还原反应炉 中，在低于60Pa的压力及1200℃的温度条件下真空热还原80min，生成气态金 属镁和渣块(主要含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)，气态金属镁在镁 结晶器上冷凝结晶得到固态金属镁；其中还原剂为由回收的铝镁合金制备而成 的粉料，粒径小于0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在200℃ 下浸泡150min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣 块中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反 应留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为300g/L，碱溶液为200g/L的 Na₂CO₃溶液，浸泡完成后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含有少量SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行碳分分解，将浸出液自然冷却至温度低于 60℃，然后将浸出液倒入碳分分解容器中，在常压条件下向浸出液中通入含有 CO₂的气体，通入的气体中CO₂的含量为80％(体积分数)，通入的气体体积为 浸出液体积的5％，碳分时间为5小时，使NaAl(OH)₄分解生成Al(OH)₃和 Na₂CO₃。碳分过程所需的CO₂来自于石灰石和硼镁石煅烧过程生成的CO₂副产 物。碳分分解生成的Al(OH)₃经过滤与碳分后生成的Na₂CO₃溶液分离，即得到 Al(OH)₃。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用3mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然 后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

实施例5

1)真空热还原提取金属镁

将低硅高镁的天然硼镁石(MgO>30wt％，SiO₂<10wt％)破碎，再放入磨细 装置中磨细至粒径小于0.2mm，将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉 中，在1100℃煅烧20min；将煅烧过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还 原剂按质量比为1:0.8混合均匀，然后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温 真空还原反应炉中，在低于50Pa的压力及1000℃的温度条件下真空热还原 230min，生成气态金属镁和渣块(主要含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)， 气态金属镁在镁结晶器上冷凝结晶得到固态金属镁；其中还原剂为由回收的铝 制备而成的铝粉，粒径小于0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在150℃ 下浸泡200min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣 块中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反 应留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为50g/L，碱溶液为120g/L的Na₂CO₃溶液，浸泡完成后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含 有少量SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行晶种种分分解，将浸出液自然冷却至温度低 于50℃，然后将浸出液倒入晶种分解容器中，然后加入Al(OH)₃晶种，种子比 为2，在常压条件下进行晶种种分分解，分解时间为45小时，使NaAl(OH)₄分 解成Al(OH)₃和Na(OH)，种分分解后生成的Al(OH)₃经过滤分离后得到产品 Al(OH)₃，生成的Al(OH)₃大部分可作为最终产品，部分作为晶种返回到晶种分 解容器中去种分分解NaAl(OH)₄。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用4mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然 后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

实施例6

1)真空热还原提取金属镁

按质量比为1:3将低硅高镁的天然硼镁石(MgO>30wt％，SiO₂<10wt％)和 低硅的天然石灰石混合，然后破碎，再放入磨细装置中磨细至粒径小于0.2mm， 将磨细后的原料制成团块，然后将团块放入炉中，在850℃煅烧80min；将煅烧 过的团块粉碎至粒径小于0.2mm，然后与还原剂按质量比为1:0.1混合均匀，然 后再次制成团块，置于带有镁结晶器的高温真空还原反应炉中，在低于70Pa的 压力及1150℃的温度条件下真空热还原150min，生成气态金属镁和渣块(主要 含有CaO、Al₂O₃和CaB₆并含有少量SiO₂)，气态金属镁在镁结晶器上冷凝结晶 得到固态金属镁；其中还原剂为工业铝镁合金粉，粒径小于0.2mm；

2)从渣块的浸出液中分离得到Al(OH)₃

将步骤1)得到的渣块研磨至粒径小于0.2mm，然后放入碱溶液中，在250℃ 下浸泡80min，使渣块中的Al₂O₃以NaAl(OH)₄的形式浸出于碱溶液中，且渣块 中与氧化铝结合的CaO以CaCO₃的形式形成沉淀，而CaB₆等组分不参与反应 留在沉淀中，其中渣块与碱溶液的液固比为100g/L，碱溶液为Na₂CO₃与NaOH 的混合液，混合液中Na₂CO₃的浓度为150g/L，NaOH的浓度为2g/L，浸泡完成 后过滤分离，得到浸出液和泥渣(主要含有CaB₆和CaCO₃并含有少量SiO₂)；

对浸出液中的NaAl(OH)₄进行碳分分解，将浸出液自然冷却至温度低于 40℃，然后将浸出液倒入碳分分解容器中，在常压条件下向浸出液中通入含有 CO₂的气体，通入的气体中CO₂的含量为40％(体积分数)，通入的气体体积为 浸出液体积的50％，碳分时间为1小时，使NaAl(OH)₄分解生成Al(OH)₃和 Na₂CO₃。碳分过程所需的CO₂来自于石灰石和硼镁石煅烧过程生成的CO₂副产 物。碳分分解生成的Al(OH)₃经过滤与碳分后生成的Na₂CO₃溶液分离，即得到 Al(OH)₃，将Al(OH)₃在1000℃下煅烧，使Al(OH)₃脱水，得到Al₂O₃。

3)从泥渣中分离得到硼化钙

将步骤2)得到的泥渣用5mol/L的稀盐酸浸洗，溶解掉其中的CaCO₃，然 后过滤分离，滤饼即为硼化钙(含有少量SiO₂)，滤液经冷凝得到CaCl₂晶体。

本发明提供的利用硼镁石提取金属镁，并获得高质量的Al(OH)₃和CaB₆及 CaCl₂的方法，可以使硼镁石矿得到综合利用，并取得巨大的经济效益，而且清 洁生产无污染排放。其中镁的还原率可以达到90％以上，碱浸得到的Al(OH)₃的纯度和白度等指标高于拜尔法得到的Al(OH)₃的相应指标，CaB₆的纯度非常 高，可达到95％以上，CaCl₂的纯度也很高，可达到90％以上，具有巨大的应用 空间和良好的应用前景。其中本发明所得的Al(OH)₃化学成分和国标数据要求如 表1所示，可以发现其各项指标均达到了国家标准，甚至部分指标由于国家标 准。

表1 氢氧化铝的化学成分及国家标准GB/T 4294-1997