转底炉珠铁工艺综合利用硼铁精矿新工艺的技术基础

Ludwigite deposite in Liaoning and Jilin provinces is a kind of complex iron ore of huge amount.It is the most abundant boron resource in China.Developing the boron extraction technology from ludwigite has very important strategic significance for guaranteeing the secure boron mineral resource supply problem of China.One of the key factors in the comprehensive utilization process of the low grade ludwigite is to realize the boron recycle from the boron-bearing iron concentrate,which is produced from the crude ludwigite iron ore through magnetic separation,to ensure the high boron comprehensive recovery rate. This project presents a new flow sheet for the comprehensive utilization of boron-bearing iron concentrate based on the rotary hearth furnace(RHF) iron nugget technology.The core content of the new flow sheet involves accelerating the melting rate of the carbon-bearing pellet,and improving the extraction efficiency of boron of the separation boron-rich slag.In order to understand the fundamental theories of the key technical links of the new flow sheet,the main researching program is focused as follows:carbothermic reduction mechanism of iron oxide in the boron-bearing iron concentrate/coal composite pellet,the evolution mechanism of the pellet phase structure during the reduction and melting process,the effect of slag melt properties on the melting separation behaviour between iron and slag,the controlling method for the phase structure and extraction efficiency of boron in the crystallization process of the boron-rich slag,the physical and chemical behaviour of the elements of the boron-rich slag in the leaching process and so on.The researching result to be got can provide scientific foundation for the developing of the new comprehensive utilization flow sheet for the boron-bearing iron concentrate.

辽宁、吉林的硼铁矿储量巨大，是我国最大的硼资源。开发硼铁矿提硼技术对于保障我国硼矿资源安全供给具有重要战略意义。低品位硼铁矿综合利用的一个关键环节是实现原矿初选所得硼铁精矿中硼的提取以保证高的硼综合回收率。本项目构建了以转底炉珠铁工艺为基础，以含碳球团高效还原熔分-富硼渣活性控制为核心的硼铁精矿综合利用新工艺，针对该工艺关键技术环节的基础理论问题，重点开展如下研究：硼铁精矿含碳球团中铁氧化物的碳热还原机理，还原熔分过程中矿相结构的演变机制，渣相熔体物性对渣铁分离的作用规律，富硼渣结晶过程中矿相结构及活性演变的控制机制，富硼渣元素浸取分离物理化学等方面的研究，以期为工艺技术开发提供科学依据。

辽宁、吉林的硼铁矿储量巨大，占我国硼矿资源总储量的58%，是我国最大的硼资源。开发硼铁矿提硼技术对于保障我国硼矿资源安全供给具有重要战略意义。低品位硼铁矿综合利用的一个关键环节是实现原矿初选所得硼铁精矿中硼的提取以保证高的硼总回收率。本项目构建了以转底炉珠铁工艺为基础，以含碳球团高效还原熔分-富硼渣活性控制为核心的硼铁精矿综合利用新工艺，针对该工艺关键技术环节的基础理论问题进行研究，主要获得了如下结果。. 首先，考察了硼铁精矿的碳热还原特性和行为。明确了简单氧化物对气化反应和还原反应的作用效果及硼对碳热还原过程气化反应的抑制机理。考察了温度、还原剂粒度、配碳量、还原剂种类等对硼铁精矿含碳球团还原行为的影响以及还原过程中球团矿相结构演变。球团等温还原速率受温度和还原度的双重影响。矿/煤机械混磨活化对还原的促进效果最明显。基于未反应核模型和试验数据，建立了球团还原过程数学模型。. 然后，研究了硼铁精矿含碳球团还原熔分行为的机理。硼铁精矿含碳球团于1400℃可以实现快速还原和渣铁熔分，球团经历了先还原再熔分两个阶段，熔融渣相在金属铁和煤粉颗粒的接触渗碳过程中起了关键作用。随着还原的进行，球团中碳含量逐渐降低，大颗粒煤粉会残留的熔分产物周围。当矿石中B2O3含量小于6%时，球团难以熔分。. 缓冷富硼渣的主要物相组成为遂安石、小藤石和橄榄石，矿物间嵌布关系简单。缓冷过程中，富硼渣的矿物组成和矿物性状会发生变化，进而影响了富硼渣活性的高低，1100℃时遂安石和小藤石大量生成，淬冷富硼渣具有最高活性。冶炼温度、富硼渣组成、冷却速率等均会对富硼渣的矿相结构和活性产生明显影响。. 最后，考察了缓冷富硼渣中元素浸出行为。提高温度、增加酸量、降低液固比均可以促进B的浸出，Mg、Si、Fe、U等均会被不同比例地溶出，Si元素的溶出对浸出液的后续利用有不利影响。酸的种类会对浸取过程控速环节产生影响。缓冷富硼渣与天然硼镁石矿的对比浸出研究发现富硼渣中B、Mg、Si等元素的浸出性能明显提高，适宜浸出温度显著降低。