[发明专利]一种富硼渣中含硼矿物的分离富集方法

说明书

一种富硼渣中含硼矿物的分离富集方法，属于矿物加工和复合铁矿资源综合利用领域。涉及富硼渣低成本高效富集B₂O₃的方法，用于硼铁矿资源的开发利用。其特征在于以硼铁矿火法还原熔分后所得结晶良好的富硼渣为原料，经破碎、细磨、强磁选，得到硼精矿和镁精矿。硼精矿做为提取硼酸、硼砂的优质原料，与直接使用富硼渣相比，能降低浸取剂消耗、缩短浸取时间、减少杂质元素浸出，最终可降低生产成本，减少环境污染；还可直接做为硅酸盐发光玻璃、玻璃纤维、玻璃棉的原料。镁精矿熔点较高，可以做为高温阻燃绝热材料的原料。此方法工艺简单、成本较低、无废弃物产生，可与现有火法硼铁分离工艺完美连接，实现硼铁矿资源中硼、镁元素的高效利用，具有较好的社会和经济效益。

技术领域

本发明属于矿物加工和复合铁矿资源综合利用领域，涉及富硼渣低成本高效富集B₂O₃的方法，用于硼铁矿资源的开发利用。

背景技术

硼产品广泛应用化工、医药、轻工、纺织、电子、冶金、陶瓷、建材、国防军工、尖端科学、农业等上百个经济部门，被称为“工业味精”。目前，我国传统的硼镁石矿已接近枯竭，近年来，随着国民经济的增长，硼产品的需求量逐渐增加，供需矛盾十分突出，我国60％以上的硼矿及其产品依赖进口。硼铁矿储量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％，是传统硼镁石矿的替代资源。然而，由于该矿是硼、铁、镁等的复合矿床，硼的品位较低，难以直接满足硼工业要求，加工利用难度较大，生产成本高，硼回收率低，因此该矿一直以来无法得到合理高效地利用。

关于低品位硼铁矿的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，得到硼精矿和硼铁精矿，硼精矿经活化焙烧可以直接做为硼化工工业的优质原料；硼铁精矿通过选择还原熔分的方法实现铁硼二次分离，得到含硼生铁(或半钢)和富硼渣，生铁(或半钢)作为炼钢原料，富硼渣经活化后作为硼化工工业的原料。目前，针对硼铁矿中硼和铁的火法分离已经先后提出了高炉法、固相还原-电炉熔分工艺、转底炉珠铁工艺等，但是硼铁矿综合利用流程成功与否的关键在于如何获得高品位的富硼渣以满足后续化工或材料制备工序的需求。

硼铁精矿的火法加工利用流程实现了化工与冶金的双重效应，不仅实现了硼与铁的二次分离，还完成了铁氧化物的还原和硼矿的焙烧。更重要的是，通过高温矿物重构和冷却结晶，实现了含硼矿物和脉石矿物的分别结晶长大，结晶良好的富硼渣中，含硼物相体积含量达45％，脉石相(主要是橄榄石)的体积含量达50％，尺寸略大。二者晶粒尺寸达20～100μm左右，为硼的进一步富集创造了条件。

火法熔分所得富硼渣的一个不足之处在于，渣中的橄榄石酸浸溶出性能较好，在富硼渣酸法制备硼酸的过程中会同时大量溶出，导致浸出液中原硅酸含量增加，当条件适宜时，浸出液中的原硅酸会形成硅溶胶，导致料浆的流动性变差，难以过滤，同时影响了硼酸和镁盐的结晶，使得化工生产过程无法正常进行。

根据矿物学基础知识可知，遂安石为非磁性矿物，橄榄石为弱磁性矿物。而且由于硼铁矿的特殊矿相结构，导致富硼渣中橄榄石的核心区域存在一定量的金属铁，使其磁性会进一步增强。因此，可以通过磁选的方法实现富硼渣中非磁性含硼物相和磁性相对较强的橄榄石相的分离。

目前，关于硼铁矿、硼铁精矿火法熔分工艺所得富硼渣中B₂O₃的富集方法研究较少，本方法基于富硼渣中不同矿物的基本特性(如晶粒大小、嵌布关系、磁性差别等)，通过简单、成熟的破碎-磨矿-磁选工艺即可实现渣中含硼物相和橄榄石相的分离，得到硼精矿和镁精矿，与原始富硼渣相比，所得硼精矿中B₂O₃含量明显提高，同时减轻了橄榄石在硼酸制备过程中对料浆过滤和浸出液硼酸、镁盐结晶的不利影响。与现有富硼渣的利用方式相比，不仅可以减少浸取剂的消耗，缩短浸取时间，减少杂质元素浸出，从而降低生产成本，减少环境污染；还实现了无废物生产，所得弱磁性精矿可以做高温阻燃绝热材料，如镁橄榄石砖、电炉出钢口填充料、铸造砂等。