[发明专利]一种运用转底炉珠铁工艺综合利用硼铁矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼铁领域，涉及转底炉综合利用硼铁矿的方法，用于硼铁矿的开发利用。

背景技术

硼以分散状态分布于地球的岩石圈、水圈和陨石圈中，是地壳中最重要的元素之一。由硼的物理及化学性质所决定，硼在化工、医药、轻工、纺织、电子、冶金、建材、国防军工、尖端科学、农业等部门广泛使用。我国硼矿储量为2700万吨(以B₂O₃计)，随着国民经济的快速发展，我国对硼酸、硼砂的需求量逐年增加，目前有一半以上需要进口。我国硼酸、硼砂产量不足的主要原因是硼矿资源的不足，自1956年以来，我国硼工业主要以硼镁石矿(俗称“白硼矿”)为主要原料，但该种矿石已不足200万吨。硼矿资源的不足和国外硼产品的倾销严重威胁着我国硼工业的战略安全。

位于辽-吉地区的硼铁矿(俗称“黑硼矿”)是我国已探明的大型硼镁铁共生矿床，铁矿储量2.83亿t，硼矿储量(以B₂O₃计)2185万t，硼矿资源占我国内地硼矿总储量的58％，是综合利用价值较高的复合矿产资源。硼铁矿属于内生硼矿，矿石类型主要是硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型和含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型两种。分布在辽宁凤城、吉林小东沟和辽宁宽甸。该矿的矿物结构特点是各元素共生关系密切，硼镁石和磁铁矿嵌布粒度极细，连晶复杂。脉石矿物(叶蛇纹石、斜硅镁石、石英)原生粒度大，相互之间呈交错分布。硼铁矿的这种特点决定了矿石中各元素分离较困难。

利用硼铁矿资源，不仅可以缓解钢铁企业铁矿石资源日趋紧张的局面，而且对促进我国硼工业可持续发展具有十分重要的战略意义。前苏联、美国和韩国均有硼铁矿，但未见有加工利用的报道，只有一些矿物结构的研究报道。究其原因可能是这些国家拥有大量品位高、易于加工的硼资源，因而尚未考虑利用这类品位低且难于加工的硼铁矿。我国科研人员发扬自力更生的精神，针对我国特有的硼铁矿资源开发了一系列的方法和流程，主要包括湿法分离工艺、选矿分离工艺、火法分离工艺、做烧结球团的添加剂、制备Fe-Si-B母合金等。目前，对于硼铁矿的大规模利用，一个比较合理的思路是：首先通过选矿实现低品位硼铁矿中硼和铁的初步物理分离，得到硼铁精矿和硼精矿，硼精矿经活化焙烧可以直接作为硼化工工业的优质原料，硼铁矿通过选择还原熔分的方法实现铁硼二次分离，再综合利用分离产物。当前关键是要找出一种合理、先进的工艺实现硼铁矿中硼和铁的二次分离，并实现二者的合理利用。

湿法分离工艺主要是采用强酸(如盐酸、硫酸等)在有Fe₃O₄阻溶剂(如氯酸钠、硝酸等)的条件下将硼铁矿分解，然后浸出液和残渣再分别提纯和利用。该工艺为我国的大型硼铁矿资源提供了一条可行的综合利用途径。例如，“CN95110090.4”、发明名称为“硫酸分解硼镁铁矿综合利用工艺”的中国专利公开了一种用硫酸分解硼镁铁矿直接制取高收率硼酸和高质量一水硫酸镁的工艺技术，对于低至10％B₂O₃含量的硼矿，硼收率仍可达82％。又如“CN200510129367.4”、发明名称为“硼铁矿中硼、镁、铁的分离方法”的中国专利公开了一种用无机酸将硼镁铁矿粉分解完全并堆至室温后置于硼镁饱和液中分离制取铁精矿粉、硼酸和一水硫酸镁的方法。但是湿法工艺耗酸量比较大，既腐蚀设备，又增加了成本，降低了经济效益，且残渣中存在大量的酸根离子，用于高炉冶炼容易造成环境污染。

选矿分离工艺主要是通过磨矿实现矿物的单体解离，然后通过磁选、重选或浮选得到富含不同目的元素的精矿粉。例如“CN02109097.1”、名称为“硼铁矿磁一重选分离综合利用的方法”的中国专利公开了一种采用阶段磨矿、阶段磁选、磁选-重选联合选矿工艺对硼铁矿中硼和铁进行分离，从硼铁矿中生产硼精矿和含硼铁精矿的方法。又如“CN200510046824.3”、名称为“一种硼铁矿选矿方法”的中国专利公开了一种采用细磨-阳离子正浮选硼镁石-磁选联合工艺生产硼精矿和铁精矿的方法。但是选矿工艺流程较长且复杂，矿石需要细磨，电耗很高，又容易造成泥化，即使磨至很细也难以达到硼与铁的完全分离。