一种从硼铁矿中同步提取硼和铁的方法技术

本发明专利技术提供一种从硼铁矿中同步提取硼和铁的方法。硼铁矿粉与由碳酸钠、硫酸钠、胡敏酸钠、黄腐酸钠、草酸钠的混合组成的添加剂充分混匀、造块，将干燥后的硼铁矿团块以煤为还原剂进行还原焙烧，焙烧团块冷却后置于球磨机内同步进行磨矿-水浸，矿浆经固液分离得含偏硼酸钠盐的滤液和含金属铁粉的滤渣，滤液经蒸发、结晶可得偏硼酸钠晶体；滤渣采用湿式弱磁选分离可得到铁品位大于90%的直接还原金属铁粉，是电炉炼钢用的优质炉料；磁选非磁性产物经进一步处理可回收镁、硅等有价成分。本发明专利技术具有原料适应性强、工艺流程简单、生产效率高、能耗少、成本低，以及硼铁综合回收效果好、产品附加值高等特点，可为我国储量丰富的硼铁矿资源高效利用提供技术支撑，有着十分广阔的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于化学工程和钢铁冶金领域。
技术介绍
硼及硼化合物具有质轻、阻燃、耐热、高硬、高强、耐磨以及催化性能，广泛应用于国民经济各部门中。硼铁矿占我国硼资源的57. 88%，仅辽东地区硼铁矿储量就达2. 8亿t，其中B2O3储量为2184万t，属于大型硼矿床。虽然硼铁矿开采方便，但因其共/伴生矿物多、结构复杂等原因，加工处理难度大，至今尚未形成工业规模的开发利用。因此，加快硼铁矿资源的开发利用，对于缓解我国硼、铁资源供需紧张状况有着重要的现实意义。硼铁矿加工利用的关键在于硼、铁的分离，而其中B2O3的碱解活性则是决定现有 各种处理工艺硼回收率及成本高低的关键。湿法工艺中的碳碱法是目前以高品位硼镁矿石为原料生产硼砂的主流工艺，硼镁矿粉加纯碱溶液，通入石灰窑气(CO2)进行碳解、过滤，滤液适度蒸发浓缩，冷却结晶，离心分离得硼砂；浸出渣再经磁选获得铁精矿，使硼铁分离。由于硼铁矿原矿中硼含量低、活性差，若直接采用碳碱法工艺处理生产硼砂，需经高温活化预处理，且全流程硼的回收率低、碱耗大、成本高，浸出渣经磁选获得的铁精矿品质不高。火法分离工艺主要包括“高炉冶炼法”和“回转窑直接还原-电炉熔分法”，硼铁矿先经选矿抛除原矿中的部分Si02、Al2O3，再通过造块后入高炉冶炼或经回转窑预还原后采用电炉熔分，产品为含硼生铁和富硼渣。火法工艺的优点是工艺流程相对较短，设备简单。但工业试验研究表明，高炉冶炼硼铁矿生产含硼约I. 0%的含硼生铁时，高炉产能下降、焦比升高(约1150kg/t)、炉衬侵蚀严重、产品含硫高，更重要的是富硼渣中B2O3的含量虽可达到129Γ17% (达到或超过一级硼镁矿的标准(B2O3含量达12%))，但是该富硼渣中的B2O3活性低，碱解化学活性只有50%左右，不能作为碳碱法制取硼砂的原料。目前改善B2O3碱解活性的工艺方法有四种。其一为“富硼渣熔态钠化-加压水浸制硼砂工艺”，通过在熔融态的富硼渣中直接喷入Na2CO3高温钠化，再加压水浸，硼的浸出率可达89%。浸出液经过滤、浓缩、结晶可制取硼砂。但是该工艺要求富硼渣在熔融状态反应，操作温度高、难度大，不适合工业化；其二为“富硼渣缓冷工艺”。通过改变富硼渣熔体冷却条件，避免冷却过程中玻璃质的大量生成，可提高富硼渣的活性。如以13m3高炉处理硼铁矿，对熔炼分离所得的富硼渣进行缓冷试验研究为例，通过控制冷却速率(1500°C 1200°C区间保持在O. 760C "200C /min, 1200°C、00°C区间内控制冷却速率应小于2V /min),富硼渣活性可由40. 05%提高到83. 72%。但在工业上缓冷实施较为困难，制约了 “火法”工艺技术的应用，至今未能实现长期稳定工业化生产；其三，“富硼渣/硼镁铁矿/含硼铁精矿钠化焙烧工艺”。通过采用钠化焙烧预处理，可提高富硼渣/硼铁矿的反应活性。专利“活化硼镁铁矿的方法”(申请号200710157450. I)将碳酸钠预先与硼镁铁矿粉按一定的质量百分比例混匀后(质量比Na2O = B2O3=O. 6 2. 0:1)，在高温(750°C 1000°C )下进行氧化焙烧，使硼镁铁矿中的B2O3转变为水溶性硼酸钠盐，反应活性达90% 96%，再将物料磨细后加热水浸，过滤出的硼酸钠盐溶液经蒸浓、冷却、结晶或碳酸化，可制得偏硼酸钠或硼砂。在钠化焙烧活化预处理基础上，加入活性炭对硼精矿进行了磁化钠化焙烧，硼精矿按质量百分比与20%活性炭和26. 6%碳酸钠充分混匀，混合物装入刚玉坩埚置于马弗炉中在950°C温度下焙烧2h，焙烧后的硼精矿活性可达88. 22%，且磁性明显增强。焙烧样经水热浸取后，产生的废渣主要为镁橄榄石和磁铁矿，磁铁矿可在二次磁选时分离出来，镁橄榄石可作为微晶玻璃的原料。该工艺的优点是焙烧过程中既可提高B2O3反应活性，又可增强滤渣的磁性，滤渣经磁选后可得到磁铁矿精矿，在一定程度上提高了矿渣(硼泥)的综合利用价值，但是焙烧后样品总体进行加压水热浸出(100Π80°Ο，物料处理量大、效率低、成本高，且滤渣经磁选后得到的广品是磁铁矿精矿，附加值不闻。此外，“一种钙化焙烧富硼渣的工艺方法”(申请号201010141311. I)通过钙化焙烧富硼渣提高其反应活性，焙烧产物可作为碳碱法硼砂的生产原料。该方法以石灰石、消石灰或石灰为添加剂，在常压及800°C 1100°C下，将粒度为80目 350目，含10% 20%B203、309T55%Mg0、29Tl5%Ca0的富硼渣钙化焙烧O. 5h 6h，然后在120°C 150°C下进行碳解反应制取硼砂。经钙化焙烧处理的富硼渣常压碱解活性859Γ92%，碳解率829Γ90%，硼收率789Γ86%。该工艺的优点是利用廉价的石灰石或石灰为添加剂，对化学反应活性低于50%的 富硼渣进行钙化焙烧，使活性提高359Γ45%，可作为碳碱法制硼砂的原料，但是，碳碱法制取硼砂时工艺流程复杂、成本高的问题依然存在。综上所述，硼铁矿的现有处理工艺大都不能实现硼、铁同步高效分离，获得高附加值的产品。例如高炉法通过将硼铁矿造块后入高炉冶炼，实现铁氧化物的还原以及渣铁分离，产品为含硼生铁和富硼渣，富硼渣需再经活化预处理(富硼渣缓冷、钙化焙烧、熔态钠化)为碳碱法提供高活性的含硼原料或直接加压水浸制取硼砂。高炉法“先铁后硼”的技术路线，必须经高炉还原-富硼渣活化两步法处理，工艺流程长、成本高，且硼的综合回收率低(〈85%)。钠化焙烧工艺可在焙烧过程中活化硼的同时又增大滤渣的磁性，但是焙烧后样品整体进行加压水热浸出，存在物料处理量大、效率低，且滤渣经磁选后得到的只是作为炼铁原料的磁铁矿精矿，广品附加值不闻。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种原料适应性强，工艺流程简单，生产效率高，能耗少，成本低，硼、铁综合回收率高的从硼铁矿中同步提取硼和铁的方法。本专利技术，是将硼铁矿破碎至_3mm的硼铁矿粉，其中-Imm粒级的硼铁矿粉占硼铁矿粉质量百分数大于等于60% ;加入占硼铁矿粉质量百分数159Γ30%的添加剂，混匀、造块、烘干，然后以煤为还原剂进行还原焙烧，还原产物经破碎、磨矿浸出，固液分离，滤渣采用湿式弱磁选方法分选得直接还原金属铁粉，滤液经蒸发、结晶得偏硼酸钠。本专利技术，所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠、胡敏酸钠、黄腐酸钠、草酸钠的混合物；添加剂的粒度为O. 05-0. 5mm ;所述添加剂中各组分的质量百分比为碳酸钠50% 85%;硫酸钠5% 25%;胡敏酸钠1% 20%;黄腐酸钠1% 3%;草酸钠1% 20%。本专利技术，所述还原焙烧温度为IOOO0C 1100°C，还原焙烧时间 60mirT90min。本专利技术，还原产物用于磨矿浸出、固液分离。本专利技术，所述磨矿浸出是在球磨机中进行湿式球磨同步浸出偏硼酸钠。 本专利技术，所述湿式球磨的球磨介质为水，还原产物与水的混合物构成球磨物料，球磨物料的质量百分浓度为50°/Γ70%，磨球与球磨物料的质量比为(7 10) :1，湿式球磨时间不少于20min，球磨后得到矿浆。本专利技术，所述矿浆固液分离后，滤液为含偏硼酸钠的水溶液，滤液经蒸发、结晶制得偏硼酸钠晶体；滤渣为含金属铁粉滤饼，滤渣经调浆、湿式弱磁选分离得到金属铁粉。 本专利技术的机理简述于下硼铁矿的直接焙烧过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从硼铁矿中同步提取硼和铁的方法，其特征在于：将硼铁矿破碎至？3mm的硼铁矿粉，其中？1mm粒级的硼铁矿粉占硼铁矿粉质量百分数大于等于60%；加入占硼铁矿粉质量百分数15%~30%的添加剂，混匀、造块、烘干，然后以煤为还原剂进行还原焙烧，还原产物经破碎、磨矿浸出，固液分离，滤渣采用湿式弱磁选方法分选得直接还原金属铁粉，滤液经蒸发、结晶得偏硼酸钠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，饶明军，姜涛，梁斌珺，张元波，范晓慧，罗骏，杨永斌，郭宇峰，李骞，陈许玲，朱忠平，黄柱成，游志雄，曾精华，刘明霞，张树辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：