專利名稱：硼鎂鐵礦的綜合利用的制作方法
本項(xiàng)發(fā)明為一種硼鎂鐵礦的綜合冶煉方法。
如眾所周知，硼元素是從含硼礦物中提取出來(lái)的。由于硼的物理及化學(xué)性能所決定，硼在化工、醫(yī)藥、建筑、冶金、機(jī)械加工、原子能、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)以至農(nóng)業(yè)部門(mén)都有著重要的用途，進(jìn)而國(guó)內(nèi)每年對(duì)硼及其制品有著相當(dāng)數(shù)量的需求。然而目前硼的提取主要是以儲(chǔ)量有限的硼鎂礦為主要原料，采用化學(xué)的方法來(lái)，而對(duì)于另一種含硼礦物且儲(chǔ)量相當(dāng)大的硼鎂鐵礦卻沒(méi)有進(jìn)行開(kāi)采。
硼鎂鐵礦未被開(kāi)采的主要原因是因?yàn)榈V石中除含有一定量的硼而外，其鐵的含量也比較高，下表中列出了硼鎂礦(又稱白礦)和硼鎂鐵礦((又稱黑礦)的典型成份<
>從上表中可以看出，白礦的硼含量高于黑礦，而黑礦中的TFe含量卻高于白礦。對(duì)于目前提取硼的成熟工藝而言，要求硼的氧化物(B2O3)大于12%，而鐵的氧化物是屬于無(wú)用礦物，含量越低越好。所以，黑礦不易直接被利用制取硼砂和硼酸等硼制品。另外硼鎂鐵礦中全鐵(TFe)含量一般在30～35%之間，對(duì)于單純煉鐵而言，屬于低品位礦石，冶煉的價(jià)值很小。因此到目前為止，硼的提取和鐵的冶煉都未曾將硼鎂鐵礦開(kāi)發(fā)利用起來(lái)。
本項(xiàng)發(fā)明的目的在于要找到一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的綜合利用方法，使硼鎂鐵礦亦能得到開(kāi)發(fā)使用。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)的多次試驗(yàn)，終于獲得了成功。發(fā)明的方法所依據(jù)的原理是將硼鎂鐵礦裝入高爐中，以焦炭為還原劑，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到1400～1500℃時(shí)，礦石中鐵的各級(jí)氧化物將被優(yōu)先還原出來(lái)。同時(shí)，由于鐵液的存在，將有少量的氧化硼和氧化硅被還原，而大部分B2O3、SiO2和CaO、MgO、Al2O3將一起留在渣子中。由于渣鐵比重不同且有明確的界面，在其熔融狀態(tài)下，達(dá)到了鐵和硼(確切地說(shuō)是硼的氧化物)的分離。高爐內(nèi)各種元素的具體還原反應(yīng)如下一、直接反應(yīng)而B(niǎo)、Si易溶于鐵液中，在有鐵存在的情況下，其還原反應(yīng)為
△G°7＝295779-
(J/mol)T始＝1649K二、間接還原由上述反應(yīng)可以看出，鐵的各級(jí)氧化物優(yōu)先被還原出來(lái)，而硼和硅在有鐵水存在的條件下，部分被還原進(jìn)入到鐵水中，MgO、CaO、Al2O3這三種氧化物在高溫下未能還原，和B2O3、SiO2一起留在渣中，從而實(shí)現(xiàn)了硼和鐵的分離。
根據(jù)上述原理，本項(xiàng)發(fā)明以高爐為主要設(shè)備。冶煉方法中所要求的原料條件是
礦石(包括燒結(jié)礦或球團(tuán)礦在內(nèi))的全鐵含量TFe應(yīng)大于40%，B2O3的含量應(yīng)大于8%，低品位的礦石要經(jīng)過(guò)選礦，以便達(dá)到上述對(duì)原料品位的要求，粒度與普通鐵的冶煉工藝基本相同。
焦炭中的固定碳含量應(yīng)在85%以上，灰分小于11%?；曳痔邔?huì)降低渣中B2O3的品位。
石灰石的CaO含量越高越好。
冶煉中的操作參數(shù)是①風(fēng)溫應(yīng)控制在900℃以上。
②焦比1.2～1.5③爐渣堿度 (CaO+MgO)/(SiO2) =1.0～1.5④爐缸溫度要在1400℃以上。
由于該工藝焦比較高，因而由焦炭帶入的硫也將較高，為保證鐵水中的含硫量相對(duì)合格，必須采取脫硫措施。如熟料入爐、選擇含硫量低的焦炭，在爐內(nèi)加入一定量的石灰石，采取爐外脫硫等等。
硼鎂鐵礦石入爐渣中MgO含量超過(guò)40%。因此開(kāi)爐冶煉時(shí)，為保渣鐵順行暢流，礦石可用硼鎂鐵礦和鐵礦各占50%復(fù)合礦石，采取輕負(fù)荷、高爐溫的方式，焦比控制在2.0左右，待爐況正常、渣鐵暢流，再全部變?yōu)榕疰V鐵礦石入爐并逐漸降低焦比，使之維持在1.2～1.5的正常水平。
硼鐵分離后，生產(chǎn)出的含硼1%鐵水可以鑄鐵或直接煉鋼，也可作耐磨鐵或鑄鋼件，而含硼爐渣中B,O達(dá)到12～15%，這種含量的硼渣在建材行業(yè)上可用來(lái)代替硼酸作無(wú)堿玻璃纖維原料，還可以作高強(qiáng)度紗料，但大量的應(yīng)該用于代替硼鎂礦，成為制取硼砂、硼酸以及其它硼制品的原料。
本項(xiàng)發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是1.使硼鎂鐵礦中的鐵、硼、硅、鎂等有價(jià)元素得以全面綜合利用。
2.高爐進(jìn)行硼鐵分離效果好，可得到含硼生鐵和富硼渣，鐵和硼的收率都比較高，其中鐵的收得率可達(dá)97%，而硼的收得率可達(dá)95%。
3.以高爐為主要設(shè)備進(jìn)行鐵、硼分離，產(chǎn)量大，成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且易于推廣。
權(quán)利要求
一種硼鎂鐵礦的綜合冶煉方法，其特征在于以煉鐵高爐為主要設(shè)備，要求硼鎂鐵礦或田其制取的燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的全鐵含量TFe要大于40%，B2O3的含量要大于8%，焦炭中的固定碳含量應(yīng)大于85%，灰分含量限制在11%以下，其冶煉過(guò)程的主要工藝參數(shù)為(1)熱風(fēng)溫度應(yīng)在900℃以上；(2)全焦冶煉的焦比為1.2～1.5；(3)爐渣堿度(CaO+MgO)/SiO2為1.0～1.5；(4)爐缸溫度應(yīng)保持在1400℃以上。
全文摘要
一種硼鎂鐵礦的綜合冶煉方法，本方法的特征是以高爐為主要設(shè)備對(duì)硼鎂鐵礦進(jìn)行冶煉，以實(shí)現(xiàn)硼和鐵的分離，生產(chǎn)出的鐵水可鑄鐵或直接煉鋼，另一種產(chǎn)品富硼渣可以當(dāng)硼鎂礦石使用。
文檔編號(hào)C21B5/04GK1046352SQ8910505
公開(kāi)日1990年10月24日 申請(qǐng)日期1989年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月11日
發(fā)明者張顯鵬, 崔傳孟, 劉素蘭 申請(qǐng)人:東北工學(xué)院