[发明专利]一种转底炉直接还原-电炉熔分综合利用硼铁矿的方法

说明书

 

技术领域

本发明属于化工、冶金、资源综合利用领域，涉及转底炉煤基直接还原-电炉熔分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。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，目前该种矿石已接近枯竭，60%以上依赖进口。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%，是硼镁石矿重要的替代资源。因此，立足本国实际，充分利用我国复合硼铁矿资源显得尤为重要。

目前公开的硼铁矿综合利用工艺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。

发明名称为“硫酸分解硼镁铁矿综合利用工艺”的中国专利（申请号：95110090.4），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%。又如发明名称为“硼铁矿中硼、镁、铁的分离方法”的中国专利（申请号：200510129367.4），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。

发明名称为“硼铁矿磁一重选分离综合利用的方法”的中国专利（申请号：02109097.1），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。又如发明名称为“一种硼铁矿选矿方法”的中国专利（申请号：200510046824.3），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。

发明名称为“硼镁铁矿的综合利用”的中国专利（申请号：89105056.6），公开了一种以高炉为主要设备、以硼镁铁矿块矿或其制取的烧结矿、球团矿为原料进行冶炼，实现铁、硼熔态分离，制取含硼铁水和富硼渣的方法，生产出的铁水可作铸铁或直接炼钢，另外一种产品富硼渣可以当硼镁矿使用。但是该方法能耗较高，且需要用昂贵的冶金焦作还原剂，同时高炉炉衬侵蚀严重，更重要的是富硼渣中B₂O₃活性低，不能满足碳碱法生产硼砂的要求。又如发明名称为“一种低品位硼铁矿中铁和硼的富集方法”的中国专利（申请号：200710178150.1），公开了一种利用低品位硼铁矿经过焙烧、粉碎、磨矿、配加固体还原剂、焙烧、磁选制得含B₂O₃12～15%的硼精粉和铁品位在60～90%的铁精粉的方法。但是该方法产率较低，硼铁分离不是十分彻底，硼精粉中B₂O₃的品位较低，不适用于含B₂O₃较高的硼矿的硼铁分离。再如，发明名称为“硼镁铁矿直接制取硼铁的方法”的中国专利（申请号：87101579），公开了一种以电炉为主要设备制取硼铁方法，该方法以硼镁铁矿、焦炭、铝、萤石等为原料，经过原料处理、混合配料、装炉冶炼、炉渣处理、出铁等工序制得符合国家标准的硼铁合金，该方法工艺流程短、投资少见效快、成产成本低。但是，该方法硼的利用形式单一，受原料中铁、硼元素含量的影响，硼铁合金中硼元素含量可调范围较窄。

发明名称为“硼镁矿及富硼渣直接冶炼铁基非晶母合金的方法” 的中国专利（申请号：94110021.9），公开了一种以硼镁矿、富硼渣或直接还原硼铁矿为原料，焦炭、无烟煤或硅铁做还原剂，将原料、还原剂、废钢按比例混合，通过电极中心孔用氩气将混合料带至直流等离子炉的电弧区熔化，完成碳-硅复合热还原，最后向炉内加入石灰和萤石化渣，渣铁混出，分离渣铁，制得铁基非晶母合金。该方法工艺简单、冶炼操作灵活，开停方便，硼的收得率高，成产成本低，但是，硼的利用形式单一，生产规模小，不适用于硼铁矿的大规模开发利用。