[發明專利]處理硼鐵礦的系統和方法

在審

• 申請號: 201710113421.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106834665A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 馮魯興;唐敬坤;鄧君;韓志彪;曹志成;薛遜;吳道洪
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C22B1/243
• 分類號: C22B1/243;C22B1/02;C21B13/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術領域

本發明涉及能源化工領域，具體而言，本發明涉及處理硼鐵礦的系統和方法。

背景技術

硼礦是一種稀缺的礦產資源，以硼礦為原料生產的硼砂、硼酸及其他硼化合物，廣泛用于化工、冶金、光學玻璃、醫藥、輕工、國防軍工、航天航空及核工業等領域。長期以來，我國硼工業主要以硼鎂礦為主要原料，目前可用硼鎂礦已接近枯竭，硼鐵礦占我國硼資源的58％，是硼鎂礦重要的替代資源，但因其礦相結構復雜，加工處理難度大，至今尚未大規模開發利用。運用濕法冶金的方法處理硼鐵礦，可實現硼和鐵的分離，但酸耗大、設備腐蝕嚴重、成本高、環境污染嚴重。傳統的火法工藝盡管可以獲得較高的硼和鐵的分離度，但尾渣存在硼含量低、堿浸出率低的問題。

因此，改進現有的處理硼鐵礦的手段，對于緩解我國硼資源供需緊張局面具有重要的現實和戰略意義。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出處理硼鐵礦的系統和方法。采用該系統可以實現硼鐵礦中B₂O₃與鐵的綜合回收利用，制備得到高品位、高活性的B₂O₃，且冶煉工藝節能效果明顯，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，可減少CO₂排放約80％，具有顯著的環境效益。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理硼鐵礦的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：造球裝置，所述造球裝置具有硼鐵精礦入口、粘結劑入口和生球團出口；焙燒裝置，所述焙燒裝置具有生球團入口和氧化球團出口，所述生球團入口與所述生球團出口相連；氣基豎爐，所述氣基豎爐內由上至下依次為預熱段、中溫預還原段和高溫還原段，所述預熱段具有氧化球團入口和爐頂氣出口，所述高溫還原段具有金屬化球團出口和還原氣入口，所述氧化球團入口與所述氧化球團出口相連；水冷裝置，所述水冷裝置內具有依次相連的第一冷卻腔室、第二冷卻腔室和第三冷卻腔室，所述第一冷卻腔室具有金屬化球團入口，所述第三冷卻腔室具有冷卻金屬化球團出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連；以及磨礦磁選裝置，所述磨礦磁選裝置具有冷卻金屬化球團入口、金屬鐵粉出口和富硼尾礦出口，所述冷卻金屬化球團入口與所述冷卻金屬化球團出口相連。

由此，根據本發明實施例的處理硼鐵礦的系統通過造球裝置將硼鐵精礦與粘結劑進行混合造球，得到生球團，將生球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便使硼鐵礦中的氧化亞鐵等鐵氧化物轉化為氧化鐵的形式，得到氧化球團，然后采用氣基豎爐利用還原氣對氧化球團進行還原處理，得到金屬化球團，金屬化球團由氣基豎爐排出后進入水冷裝置進行三段式直接水冷，經水冷后的金屬化球團進入磨礦磁選裝置進行磨礦磁選，即可得到金屬鐵粉和富硼尾礦。采用該系統處理硼鐵礦，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，從而可以有效地提高制備得到的B₂O₃的品位和活性，同時全流程無高溫條件，避免了高溫及降溫過程對硼活性的不利影響，此外，采用該系統可以減少CO₂排放約80％，節能減排效果明顯，具有顯著的環境效益。

另外，根據本發明上述實施例的處理硼鐵礦的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述處理硼鐵礦的系統進一步包括：淋洗裝置，所述淋洗裝置具有焦爐煤氣入口和爐頂氣入口，所述爐頂氣入口與所述爐頂氣出口相連；加壓裝置，所述加壓裝置與所述淋洗裝置相連；預熱裝置，所述預熱裝置分別與所述加壓裝置和所述還原氣入口相連。由此，可以通過淋洗裝置對氣基豎爐的爐頂氣進行凈化，經過凈化的爐頂氣與焦爐煤氣混合后經加壓裝置加壓、預熱裝置加熱后作為還原氣返回氣基豎爐進行還原處理，從而可以顯著降低工藝的CO₂排放，熱效率高，節能效果明顯。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用前面實施例的處理硼鐵礦的系統處理硼鐵礦的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將硼鐵精礦與粘結劑供給至造球裝置進行混合造球，以便得到生球團；(2)將所述生球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便得到氧化球團；(3)將所述氧化球團與還原氣供給至氣基豎爐進行還原處理，以便得到金屬化球團和爐頂氣；(4)將所述金屬化球團供給至水冷裝置進行三段式直接水冷處理；以及(5)將經過所述三段式直接水冷處理的金屬化球團供給至磨礦磁選裝置進行磨礦磁選，以便得到金屬鐵粉和富硼尾礦。