硼镁铁矿高温煤基还原分离渣铁的实验研究.doc

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1、硼镁铁矿高温煤基还原分离渣铁的实验研究张强宋佛宝唐竹胜（1.东北大学材料与冶金学院2.沈阳博联特熔融还原科技有限公司）摘要：加强对低品位硼镁石矿（B2O3<8.0%）资源的综合利用对保障我国硼工业可持续发展具有重大意义。低品位硼镁铁矿经过磁选，获得TFe:45%-55%，含B2O310-13%硼铁精矿，然后采用煤基渣铁分离还原法，在1220℃～1280℃下进行还原、分离。结果表明：在此温度范围内，渣铁分离效果较好，获得含B＜1.0%和TFe≥88.0%的砾铁及B2O3为≤69.5%的活化的富硼渣，硼、铁回收率≥98%。砾铁可用于炼钢、铸造。富硼渣可用于加工许多化工产品。关键字：非高炉煤基

2、还原，硼铁合金，富硼渣TheseparationofferroboronbythedirectreductionofludwigiteAbstract：Thestrengtheningofthelow–gradeludwigite(B2O3<8.0%)andtospeedupludwigiteresourcescomprehensiveutilizationofindustrializationisveryimportant.Wecangetboronironconcentrate(TFe:45%–55%,containingB2O310-13%)aftermagneticseparat

3、ionorrepeatedselectionprocessoflowgradeludwigite.Thenweusethecoal-basedreductionofthenon-blastfurnace,andseparatetheslagandiron.Finally,wecangethigh-gradeboron-ironalloyandactiveboron-richslag.Keywords：coal-basedreductionofthenon-blast,boron-ironalloy,boron-richslag硼有着介于金属和非金属的性质，硼系物质具有阻燃、耐热、高硬、高

4、强、耐磨、催化以及质轻等物理化学特性，是绝缘材料、玻璃纤维、陶瓷、洗涤剂、农药、阻燃剂等的重要组成部分[1]。我国的硼矿资源比较丰富，已探明硼矿资源储量居世界第五位[3]，绝大多数集中在东北和西南地区的辽、吉、青、藏四省区。辽宁累计探明硼矿资源储量33441万吨。其中B2O3含量2843.14万吨，占全国储量的57%，主要为硼镁石矿和硼镁铁矿[4]。主要矿山储量见表1.1。表1.1辽宁省主要硼镁型矿山储量情况表矿区名称B2O3探明储量（万吨）保有B2O3探明储量（万吨）备注宽甸花园沟110.8068.90宽甸栾家沟87.3055.10宽甸二人沟51.3024.30营口后仙峪68.010.

5、58然而，从1957年至今，我国每年以40~50万吨的产量进行开采。优质硼镁矿资源面临枯竭。因此，如何综合和合理利用硼铁矿资源，成为一个富有挑战性和紧迫性的课题[2]。因此，必须寻求其它的硼矿资源以缓解当前需求的紧张局面。5/52硼镁铁矿煤基还原实验研究2.1工艺路线目前硼镁铁矿利用的主要工艺路线有：火法分离、湿法分离和磁选分离工艺。火法分离工艺：先炼铁后提硼，包括固相预还原熔化分离渣铁和高炉直接冶炼硼镁铁矿两种路线。湿法分离工艺：先浸取提硼，残渣做为炼铁原料。代表方法有：盐酸浸取硼镁铁矿；有机溶剂萃取提硼；硫酸浸取硼镁铁矿，盐析结晶一水硫酸镁等。磁选分离工艺：经过两段磨细、两段弱磁选、

6、一段中磁选及筛分，将原矿（含B2O310.64%，TFe30.16%）分选为铁精矿（含Fe52.6%，含B2O35.7%）和中硼精矿（含B2O312.53%含Fe5.26%）。硼精矿用于制造硼砂，铁精矿用于炼铁。此工艺选矿过程硼收率72.8%，硼砂制造过程硼收率80%，总收率在50%左右。火法分离工艺较适宜于低品位的矿型，对高品位硼镁铁矿，因B2O3含量较高，转入铁相中的硼亦相应增多，对炼制含硼1%的生铁有一定影响。湿法分离工艺由于矿石品位低时相对耗酸量大，故只适宜于加工B2O3含量在10%以上的矿。磁选分离工艺不受矿石品位限制[5]。内生硼矿中的硼铁矿（B2O37.23%，TFe30%

7、）占全国硼资源的56%，由于无成熟的加工工艺，因此一直未能形成工业规模的开发利用。本文对煤基还原法处理硼铁矿的路线（如图1）进行了研究，通过实验考查了高温条件下煤基还原法处理硼铁矿的效果。图1煤基还原法还原硼铁矿路线2.2试验原料采用的原料为：硼镁铁矿石或硼铁精矿粉作为直接还原主要原料，也可以直接采用TFe≥22%的硼镁铁矿石为直接还原要主原料。5/5硼铁矿成分：名称元素指标（%）FeSB2O3水份松装密度凤城硼矿粉48.922.1