[发明专利]一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置及方法

说明书

一种含硼铁精矿悬浮还原‑熔炼分离硼铁的装置及方法，装置的料仓、螺旋给料机、一级旋风分离器与悬浮加热炉依次连通，悬浮加热炉通过输送管道与二级旋风分离器连通，二级旋风分离器、还原反应器和电弧炉依次连通；电弧炉的出气口与悬浮加热炉的底部连通。方法为：将含硼铁精矿粉通过螺旋给料机输送到一级旋风分离器；启动引风机，含硼铁精矿粉依次经过一级旋风分离器、悬浮加热炉、二级旋风分离器和还原反应器进入电弧炉，熔化形成液态铁水和熔渣分别排出。本发明的方法可直接利用粉矿，不经烧结造球，可显著降低能耗，减少污染排放并节约生产成本。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置及方法。

背景技术

我国的硼矿资源主要包括硼镁石矿和硼铁矿，但目前硼镁石矿已接近枯竭，难以满足日益增长的国民经济和硼工业发展的需求；我国硼铁矿中的硼储量丰富，约占全国硼矿资源储量的58％，仅辽东地区硼铁矿储量就达2.8亿吨，B₂O₃储量为2184万吨，是未来最有潜力的硼矿资源；但硼铁矿中矿物结构复杂，嵌布粒度细且不均匀，硼、铁、脉石之间共生关系密切，常规选矿方法难以实现硼铁的有效分离；由于硼铁之间相互连生包裹，采用传统选矿方法仅能实现硼铁矿中硼、铁的初步分离，获得B₂O₃品位为12～16％的硼精矿和TFe品位为51～54％的含硼铁精矿；硼精矿可满足硼砂的生产要求，但含硼铁精矿仍不能满足钢铁冶炼的要求，而且含硼铁精矿中仍含有4～6％的B₂O₃，占原矿中B₂O₃含量的30％以上；现有企业多把含硼铁精矿低价出售给炼铁厂通过高炉回收一部分铁，而硼资源得不到利用，造成资源的极大浪费。

针对含硼铁精矿中的硼铁分离是硼铁矿开发利用的关键问题，当前尚无成熟的工艺；目前，处理含硼铁精矿的工艺以火法为主，包括高炉法、直接还原-电炉熔分和含碳球团还原熔分等，但均存在能耗高、污染大、工艺复杂的问题，难以大规模工业化使用；因此，低成本、低污染、高效利用含硼铁精矿的技术还有待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置及方法，通过对含硼铁精矿粉在悬浮态下对铁精矿进行直接还原(金属化率≥90％)，然后采用电弧炉熔炼分离，分别提取铁水和富硼渣，简化硼铁分离工艺的同时，协同利用能源，降低生产成本。

本发明的含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置包括料仓、螺旋给料机、一级旋风分离器、悬浮加热炉、二级旋风分离器、还原反应器和电弧炉；料仓的出料口与螺旋给料机的进口连通，螺旋给料机的出口与一级旋风分离器的进料口管道连通，一级旋风分离器的出料口与悬浮加热炉的下部连通，悬浮加热炉的上部通过输送管道与二级旋风分离器的进料口连通，二级旋风分离器的出料口与还原反应器的进料口连通，还原反应器的出料口通过管道与电弧炉内部连通；其中，二级旋风分离器的出气口与一级旋风分离器通过进料口管道连通，一级旋风分离器的出气口与除尘器的进料口连通，除尘器的出气口与引风机连通；电弧炉的出气口与悬浮加热炉的底部连通。

上述的还原反应器内部设有挡板和布风板，顶部设有进料口，侧壁上部设有出料口，底部设有进气口用于通入还原性气体；布风板将还原反应器分为上部腔体和下部腔体，进气口与下部腔体连通；挡板位于上部腔体内，挡板的两个侧边固定在还原反应器的内壁上，挡板的顶边固定在还原反应器的顶板上，挡板的底边与布风板之间的间隙为物料通道，挡板将还原反应器的上部腔体分隔为进料室和出料室，进料口和出料口分别与进料室和出料室连通。

上述的电弧炉包括炉体和电极，电极从炉体顶部插入炉体内；炉体上方设有进料口与还原反应器的出料口连通，炉体内部从上到下分为上部空间、渣层空间和铁水层空间，上部空间的侧壁上设有出气口，渣层空间的侧壁上设有排渣口，铁水层空间的侧壁上设有铁水出口；电极的底端位于渣层空间内。

本发明的含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法按以下步骤进行：