Αξιοποίηση μεταλλευτικών, βιομηχανικών παραπροϊόντων στην παραγωγή δομικών κεραμικών υλικών

Abstract

Borates are naturally occurring minerals, containing or supplying boric oxide, which can be found mainly in sediments and sedimentary rocks. The commercially most important boron minerals are borax (Na2B4O7·10H2O), ulexite (NaCaB5O9·8H2O) and colemanite (Ca2B6O11·5H2O). These ores can be refined into pure chemical compounds such as boric acid (H3BO3), anhydrous boric acid (B2O3), anhydrous borax (Na2B4O7), borax pentahydrate (Na2B4O7·5H2O), borax decahydrate (Na2B4O7·10H2O) and sodium perborate (NaBO3·4H2O). Their application field involves the section of glass, ceramics, fiberglass, detergents and soaps, as well as agriculture. During the refinery process of raw borax ore large quantities of different types of solid boron wastes (BW’s) are formed and named as: SBW (sieve boron waste), DBW (dewatering boron waste), SSBW (secondary sieve boron waste) and TBW (thickener boron waste). In the concentrator unit, the physical separation of the ore from clay minerals takes place, including the steps crushing, washing and screening. From this procedure two types of wastes are produced and disposed, SBW and DBW. Afterwards, in the derivative unit, the concentrated ore is dissolved in water by heating and stirring, while undesired particles are removed by screening from the process, as SSBW. The saturated borate solution is further separated from undissolved particles, by settling tanks and the so obtained precipitated is collected as TBW. Finally, there is another type of boron waste, MBW, which comprises of DBW and TBW. [...]

Τα βορικά είναι φυσικά ορυκτά τα οποία συναντώνται σε ιζήματα και ιζηματογενή πετρώματα. Ως βορικά χαρακτηρίζονται ενώσεις που περιέχουν ή είναι πηγές βορικού οξέως (B2O3). Τα κυριότερα εμπορικά ορυκτά είναι ο βόρακας (Na2B4O7·10H2O), ο ουλεξίτης (NaCaB5O9·8H2O) και ο κολεμανίτης (Ca2B6O11·5H2O). Με κατάλληλη επεξεργασία τους παράγονται προϊόντα βορίου υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως βορικό οξύ (H3BO3), δέκα-ένυδρος βόρακας (Na2B4O7·10H2O), πέντα-ένυδρος βόρακας (Na2B4O7·5H2O), άνυδρος βόρακας (Na2B4O7) και τετρα-ένυδρο υπερβορικό (NaBO3·4H2O). Αυτά βρίσκουν άμεσα εφαρμογή στη γεωργία, στα κεραμικά και τα εφυαλώματα, στα υαλονήματα, στα απορρυπαντικά, στα καλλυντικά καθώς και στην ιατρική. Kατά τη διαδικασία εξευγενισμού ακατέργαστου βόρακα παράγονται τα στερεά Υπολείμματα Βορίου (ΥΒ), τα οποία κατηγοριοποιούνται σε τέσσερις ποιότητες ανάλογα με το στάδιο παραγωγής τους: SBW (sieve boron waste), DBW (dewatering boron waste), SSBW (secondary sieve boron waste) και TBW (thickener boron waste). Τα SBW και DBW δημιουργούνται στην πρώτη μονάδα επεξεργασίας βορικών έπειτα από θραύση, έκπλυση και κοσκίνηση του ακατέργαστου βόρακα με σκοπό τον διαχωρισμό του από τα αργιλικά ορυκτά. Ο κατεργασμένος πλέον βόρακας οδηγείται στη δεύτερη μονάδα επεξεργασίας, όπου πραγματοποιείται ο εξευγενισμός του με κατάλληλες διεργασίες, οι οποίες συμπεριλαμβάνουν διαλυτοποίησή του σε νερό, παρουσία όξινου ανθρακικού νατρίου, κοσκίνηση και τελικό διαχωρισμό των βαρύτερων σωματιδίων σε δεξαμενές καθίζησης. Από τη διαδικασία αυτή παράγονται δύο επιπλέον υπολείμματα βορίου, τα SSBW και TBW. Τέλος, προκύπτει ένα πέμπτο υπόλειμμα βορίου, το MBW (mixture boron waste), που είναι μίγμα αποτελούμενο από DBW και TBW. [...]