[发明专利]一种含硼铁精矿的阶段还原方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种含硼铁精矿的阶段还原方法。

背景技术

在我国硼矿资源中，硼铁矿中的硼所占比例最大，约占58%，仅辽东地区硼铁矿储量就达2.8亿吨，其中B₂O₃储量为2184万吨，同时硼铁矿也是重要的铁矿资源；国内相关科研单位对辽宁翁泉沟硼铁矿进行了长期的选矿试验研究，开发了磁选-重选-分级、磁选-重选-浮选和细磨-浮选-磁选等选矿流程方法；结果表明，采用传统的选矿工艺处理硼铁矿，可以实现硼铁矿中硼和铁的初步分离，获得B₂O₃品位12~16%硼精矿和TFe品位51~54%含硼铁精矿；该硼精矿可以达到生产硼砂的要求（B₂O₃品位大于12%），但含硼铁精矿仍不能满足生产钢铁的要求 （TFe品位大于60%)，更为重要的是含硼铁精矿中硼回收率可达20~30%，这部分硼资源采用传统的物理选矿工艺难以回收利用。

在选矿工艺实现硼铁矿中硼、铁初步分离的基础上，含硼铁精矿中硼、铁二次分离成为硼铁矿开发利用的关键技术瓶颈。其中具有代表性的技术主要有高炉法、直接还原—电炉熔分法、转底炉珠铁工艺和酸法等，但仍存在许多问题，如：“高炉法”存在能耗高、富硼渣中 B₂O₃品位低且活性差；“直接还原—电炉熔分”工艺则电耗高；“转底炉珠铁工艺”处理硼铁矿时由于工艺的限制，煤灰会进入还原铁中，最终会降低富硼渣中B₂O₃的品位，同时由于该方案需要高温熔分还原，还原温度高达1400℃，接近于高炉法，造成能耗较高、富硼渣活性较低；“酸法”工艺酸耗量大、生产成本高、废液处理困难、环境破坏严重等问题。因此，大规模、高效利用含硼铁精矿的相关技术还有待开发。

发明内容

针对现有含硼铁精矿利用技术存在的上述不足，本发明提供一种含硼铁精矿的阶段还原方法，通过阶段还原将含硼铁精矿的铁矿物充分还原为金属铁相并控制其长大到适宜分选的粒度，同时保证硼矿物不被还原，然后通过磁选获得高品位铁粉和优质富硼渣，实现含硼铁精矿中硼铁的有效分离。

本发明的含硼铁精矿的阶段还原方法按以下步骤进行：

1、将含硼铁精矿与水混合均匀后制成球团或柱团，其中水占含硼铁精矿总重量的3~5%；然后将球团或柱团烘干，再外配还原剂煤粉和添加剂Na₂CO₃的混合物并置于反应罐中；其中还原剂煤粉的粒度≤3mm，添加剂Na₂CO₃的粒度≤1mm；煤粉的加入量为含硼铁精矿总重量的20~60%，Na₂CO₃的加入量为煤粉总重量的0~5%；

2、当反应炉升温至600±50℃时，将反应罐放入反应炉内，继续升温并控制反应炉升温速率在5~10℃/min，将反应炉升温至950~1150℃；

3、在950~1150℃保温90~150min进行一段还原；

4、一段还原结束后，继续将反应炉升温至1200~1300℃，保温45~75min进行二段还原；

5、二段还原结束后将反应罐取出，盖煤冷却至常温，得到还原球团或还原柱团；

6、将还原球团或还原柱团破碎至粒度≤2mm，然后加水配制成质量浓度为65~75%的矿浆，采用球磨机球磨至矿浆中粒度-0.074mm的固体物料占矿浆中全部固体物料重量的60~85%；然后采用磁选机在64000~80000A/m磁场强度条件下进行磁选，获得磁选精矿和富硼渣。

上述方法获得的磁选精矿按重量百分比含TFe 93~96%。

上述方法获得的富硼渣按重量百分比含B₂O₃ 15.5~25%。

上述的含硼铁精矿中按重量百分比含TFe 53~57%，B₂O₃ 3.5~5.8%，粒度为-0.074mm的部分占总重量的80%以上。

上述的煤粉按重量百分比含固定碳30~80%。

上述方法中磁选精矿的铁的回收率＞90%。

上述方法中富硼渣的硼的回收率＞90%。