处理硼铁矿的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了处理硼铁矿的系统和方法，系统包括：造球装置，其具有硼铁精矿入口、粘结剂入口和生球团出口；焙烧装置，其具有生球团入口和氧化球团出口；气基竖炉，其内由上至下依次为预热段、中温预还原段和高温还原段，预热段具有氧化球团入口和炉顶气出口，高温还原段具有金属化球团出口和还原气入口；水冷装置，其内具有第一冷却腔室、第二冷却腔室和第三冷却腔室，第一冷却腔室具有金属化球团入口，第三冷却腔室具有冷却金属化球团出口；磨矿磁选装置，其具有冷却金属化球团入口、金属铁粉出口和富硼尾矿出口。该系统可以实现硼铁矿中B

【技术实现步骤摘要】
处理硼铁矿的系统和方法
本专利技术涉及能源化工领域，具体而言，本专利技术涉及处理硼铁矿的系统和方法。
技术介绍
硼矿是一种稀缺的矿产资源，以硼矿为原料生产的硼砂、硼酸及其他硼化合物，广泛用于化工、冶金、光学玻璃、医药、轻工、国防军工、航天航空及核工业等领域。长期以来，我国硼工业主要以硼镁矿为主要原料，目前可用硼镁矿已接近枯竭，硼铁矿占我国硼资源的58％，是硼镁矿重要的替代资源，但因其矿相结构复杂，加工处理难度大，至今尚未大规模开发利用。运用湿法冶金的方法处理硼铁矿，可实现硼和铁的分离，但酸耗大、设备腐蚀严重、成本高、环境污染严重。传统的火法工艺尽管可以获得较高的硼和铁的分离度，但尾渣存在硼含量低、碱浸出率低的问题。因此，改进现有的处理硼铁矿的手段，对于缓解我国硼资源供需紧张局面具有重要的现实和战略意义。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出处理硼铁矿的系统和方法。采用该系统可以实现硼铁矿中B2O3与铁的综合回收利用，制备得到高品位、高活性的B2O3，且冶炼工艺节能效果明显，全流程不使用固体还原剂，不引入灰分等固体杂质，可减少CO2排放约80％，具有显著的环境效益。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种处理硼铁矿的系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：造球装置，所述造球装置具有硼铁精矿入口、粘结剂入口和生球团出口；焙烧装置，所述焙烧装置具有生球团入口和氧化球团出口，所述生球团入口与所述生球团出口相连；气基竖炉，所述气基竖炉内由上至下依次为预热段、中温预还原段和高温还原段，所述预热段具有氧化球团入口和炉顶气出口，所述高温还原段具有金属化球团出口和还原气入口，所述氧化球团入口与所述氧化球团出口相连；水冷装置，所述水冷装置内具有依次相连的第一冷却腔室、第二冷却腔室和第三冷却腔室，所述第一冷却腔室具有金属化球团入口，所述第三冷却腔室具有冷却金属化球团出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；以及磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有冷却金属化球团入口、金属铁粉出口和富硼尾矿出口，所述冷却金属化球团入口与所述冷却金属化球团出口相连。由此，根据本专利技术实施例的处理硼铁矿的系统通过造球装置将硼铁精矿与粘结剂进行混合造球，得到生球团，将生球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便使硼铁矿中的氧化亚铁等铁氧化物转化为氧化铁的形式，得到氧化球团，然后采用气基竖炉利用还原气对氧化球团进行还原处理，得到金属化球团，金属化球团由气基竖炉排出后进入水冷装置进行三段式直接水冷，经水冷后的金属化球团进入磨矿磁选装置进行磨矿磁选，即可得到金属铁粉和富硼尾矿。采用该系统处理硼铁矿，全流程不使用固体还原剂，不引入灰分等固体杂质，从而可以有效地提高制备得到的B2O3的品位和活性，同时全流程无高温条件，避免了高温及降温过程对硼活性的不利影响，此外，采用该系统可以减少CO2排放约80％，节能减排效果明显，具有显著的环境效益。另外，根据本专利技术上述实施例的处理硼铁矿的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述处理硼铁矿的系统进一步包括：淋洗装置，所述淋洗装置具有焦炉煤气入口和炉顶气入口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连；加压装置，所述加压装置与所述淋洗装置相连；预热装置，所述预热装置分别与所述加压装置和所述还原气入口相连。由此，可以通过淋洗装置对气基竖炉的炉顶气进行净化，经过净化的炉顶气与焦炉煤气混合后经加压装置加压、预热装置加热后作为还原气返回气基竖炉进行还原处理，从而可以显著降低工艺的CO2排放，热效率高，节能效果明显。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种采用前面实施例的处理硼铁矿的系统处理硼铁矿的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将硼铁精矿与粘结剂供给至造球装置进行混合造球，以便得到生球团；(2)将所述生球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便得到氧化球团；(3)将所述氧化球团与还原气供给至气基竖炉进行还原处理，以便得到金属化球团和炉顶气；(4)将所述金属化球团供给至水冷装置进行三段式直接水冷处理；以及(5)将经过所述三段式直接水冷处理的金属化球团供给至磨矿磁选装置进行磨矿磁选，以便得到金属铁粉和富硼尾矿。由此，根据本专利技术实施例的处理硼铁矿的方法通过造球装置将硼铁精矿与粘结剂进行混合造球，得到生球团，将生球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便使硼铁矿中的氧化亚铁等铁氧化物转化为氧化铁的形式，得到氧化球团，然后采用气基竖炉利用还原气对氧化球团进行还原处理，得到金属化球团，金属化球团由气基竖炉排出后进入水冷装置进行三段式直接水冷，经水冷后的金属化球团进入磨矿磁选装置进行磨矿磁选，即可得到金属铁粉和富硼尾矿。采用该方法处理硼铁矿，全流程不使用固体还原剂，不引入灰分等固体杂质，从而可以有效地提高制备得到的B2O3的品位和活性，同时全流程无高温条件，避免了高温及降温过程对硼活性的不利影响，此外，采用该方法可以减少CO2排放约80％，节能减排效果明显，具有显著的环境效益。另外，根据本专利技术上述实施例的处理硼铁矿的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述硼铁精矿与所述粘结剂的质量比为(98.5～99.5):(0.5～1.5)。由此，可以显著提高制备得到的生球团的成型效果，从而提高后续还原处理得到的金属化球团的金属化率。在本专利技术的一些实施例中，所述硼铁精矿和所述粘结剂中的粒径小于0.149mm的颗粒含量不低于80重量％。由此，可以保证所述硼铁精矿和所述粘结剂具有较大的比表面积，从而显著提高后续焙烧处理和还原处理的效率。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述焙烧处理进一步包括：将所述生球团进行干燥；将经过所述干燥的生球团在850～950摄氏度下进行预热10～20min；将经过所述预热的生球团在1150～1250摄氏度下进行焙烧10～15min。由此，可有效提高球团的抗压强度。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，按照下列步骤进行所述还原处理：使所述氧化球团依次经过所述气基竖炉的预热段、中温预还原段和高温还原段，其中，所述中温预还原段的温度为850～950摄氏度，所述高温还原段的温度为950～1050摄氏度。由此，可以有效地将硼铁矿中的铁氧化物还原为金属铁。在本专利技术的一些实施例中，所述还原气的温度为950～1050摄氏度，压力为0.2～0.5MPa。由此，可以进一步有效地将硼铁矿中的铁氧化物还原为金属铁。在本专利技术的一些实施例中，所述处理硼铁矿的方法进一步包括：将所述炉顶气返回与所述还原气混合进行再利用。由此，可以显著提高工艺中还原气的利用率，并降低减少CO2排放。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述三段式直接水冷处理包括：将所述金属化球团进行第一冷却至温度为400～500摄氏度，进行第二冷却至温度为200～300摄氏度，进行第三冷却至温度为100摄氏度以下。由此，可以将所述金属化球团快速冷却，显著降低所述金属化球团的抗压强度，从而可以降低后续磨矿处理所需的能耗。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，在进行所述磁选前预先将所述金属化球团进行破碎和细磨至粒径小于0.074mm粉末含量为80～90重量％。由此，可以显著提高磁选处理的效率。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种的处理硼铁矿的系统，其特征在于，包括：造球装置，所述造球装置具有硼铁精矿入口、粘结剂入口和生球团出口；焙烧装置，所述焙烧装置具有生球团入口和氧化球团出口，所述生球团入口与所述生球团出口相连；气基竖炉，所述气基竖炉内由上至下依次为预热段、中温预还原段和高温还原段，所述预热段具有氧化球团入口和炉顶气出口，所述高温还原段具有金属化球团出口和还原气入口，所述氧化球团入口与所述氧化球团出口相连；水冷装置，所述水冷装置内具有依次相连的第一冷却腔室、第二冷却腔室和第三冷却腔室，所述第一冷却腔室具有金属化球团入口，所述第三冷却腔室具有冷却金属化球团出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；以及磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有冷却金属化球团入口、金属铁粉出口和富硼尾矿出口，所述冷却金属化球团入口与所述冷却金属化球团出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种的处理硼铁矿的系统，其特征在于，包括：造球装置，所述造球装置具有硼铁精矿入口、粘结剂入口和生球团出口；焙烧装置，所述焙烧装置具有生球团入口和氧化球团出口，所述生球团入口与所述生球团出口相连；气基竖炉，所述气基竖炉内由上至下依次为预热段、中温预还原段和高温还原段，所述预热段具有氧化球团入口和炉顶气出口，所述高温还原段具有金属化球团出口和还原气入口，所述氧化球团入口与所述氧化球团出口相连；水冷装置，所述水冷装置内具有依次相连的第一冷却腔室、第二冷却腔室和第三冷却腔室，所述第一冷却腔室具有金属化球团入口，所述第三冷却腔室具有冷却金属化球团出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；以及磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有冷却金属化球团入口、金属铁粉出口和富硼尾矿出口，所述冷却金属化球团入口与所述冷却金属化球团出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：淋洗装置，所述淋洗装置具有焦炉煤气入口和炉顶气入口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连；加压装置，所述加压装置与所述淋洗装置相连；预热装置，所述预热装置分别与所述加压装置和所述还原气入口相连。3.一种采用权利要求1～2任一项所述的处理硼铁矿的系统处理硼铁矿的方法，其特征在于，包括：(1)将硼铁精矿与粘结剂供给至造球装置进行混合造球，以便得到生球团；(2)将所述生球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便得到氧化球团；(3)将所述氧化球团与还原气供给至气基竖炉进行还原处理，以便得到金属化球团和炉顶气；(4)将所述金属化球团供给至水冷装置进行三段式直接水冷处理；以及(5)将经过所述三段式直接水冷处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鲁兴，唐敬坤，邓君，韩志彪，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32