专利名称：钠盐改性硼铁矿及其在难处理含铁资源还原分选中的应用的制作方法
技术领域：
本发明公开了ー种钠盐改性硼铁矿及其在难处理含铁资源还原分选中的应用。属于钢铁冶金技术领域。
背景技术：
我国约60%的硼资源赋存于硼铁矿中(含B2O3约7%，全Fe约30%)，硼铁矿因其共/伴生矿物多、结构复杂等原因，用常规的选矿方法分离困难，尚未形成エ业规模的开发利用。硼铁矿的加工利用关键在于铁、硼的分离，处理工艺主要有湿法分离、火法冶炼两类エ艺。湿法分离方法是将硼铁矿直接用酸/碱处理获得硼酸或硼砂，浸出渣再经磁选获 得铁精矿，使硼铁分离。虽然，该エ艺可以实现资源的综合利用，但是由于硼铁矿活性低，需要进行高温活化预处理，且后期湿法浸出需要的酸/碱量消耗高(O. 4吨/I吨原矿)，生产成本高，同时还带来酸腐蚀设备、污染环境等问题。火法分离エ艺的主要研究方向主要是针对高炉法，硼铁矿先经选矿抛除原矿中的部分Si02、Al2O3，再通过烧结造块后入高炉冶炼，产品为含硼生铁和富硼渣。该エ艺的优点是エ艺流程短，设备简単，但是エ业试验研究表明，高炉冶炼硼铁矿生产含硼约1.0%的含硼生铁时，高炉产能下降、焦比高(约1150kg/t)、高炉炉衬侵蚀严重、产品含硫高，更重要的是富硼渣的B2O3活性低，不能满足碳碱法硼砂生产的要求，若通过缓冷提高B2O3活性，实现エ业化生产在技术上和经济上都是困难的，至今未能实现长期稳定エ业化生产。对于鮞状赤铁矿、红土镍矿和赤泥等难处理含铁资源，由于其有价元素含量低，矿物嵌布粒度细、结构复杂等特点，采用常规选矿、冶炼エ艺难以得到高效利用。近年来，直接还原-分选エ艺因エ艺简单、流程短、运行成本低等优势，在复杂铁矿资源的处理中得到了广泛的应用。但由于后续物理分选流程对金属铁晶粒的尺寸有较高要求，因而在直接还原过程中必须实现金属铁晶粒的聚集、长大，否则将导致分选效果差、有价金属回收率低、产品质量不高等问题；若单纯依赖升高还原温度来实现金属铁晶粒的长大则势必会増加物料熔融与反应器黏连的风险，对生产顺行极为不利。因此，在难处理含铁资源加工领域，有效降低还原温度是直接还原-分选エ艺推广应用的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种钠盐改性硼铁矿及其在难处理含铁资源还原分选中的应用，实现劣质硼铁矿的エ业化增值加工利用；同时改善鮞状赤铁矿、红土镍矿和赤泥等难处理含铁资源还原分选时金属铁与脉石矿物的分离效果。本发明提供的钠盐改性硼铁矿是采用下述方案实现的将硼铁矿磨细至-O. 074mm占40% 60%，然后与硫酸钠及碳酸钠混匀、造块、干燥后得到硼铁矿团块，将所述硼铁矿团块还原焙烧后，得到钠盐改性硼铁矿；所述硫酸钠及碳酸钠的添加量占硼铁矿粉质量的百分比为硫酸钠5% 40%，碳酸钠I 35%。
本发明钠盐改性硼铁矿中，所述还原焙烧温度为800 950°C，还原焙烧时间20 30mino本发明钠盐改性硼铁矿在难处理含铁资源还原分选中的应用，是将钠盐改性硼铁矿磨矿至至-0. 074mm质量百分比占70%以上后，添加至难处理含铁资源中混匀、造块、烘干，然后以非焦煤为还原剂还原焙烧，还原产物经破碎、磨矿后，采用湿式弱磁选方法分选，获得金属铁粉或镍铁合金粉；所述难处理含铁资源为鮞状赤铁矿、红土镍矿或赤泥；所述钠盐改性硼铁矿的添加量占难处理含铁资源质量百分比为10% 40%。本发明钠盐改性硼铁矿在难选冶含铁资源还原分选中的应用中，所述还原焙烧温度为1000°C 1100°C，还原焙烧时间30 75min，还原产物磨矿至-200目质量含量占90%以上。本发明的作用原理在于使硼铁矿与Na2SO4或Na2CO3进行低温还原焙烧，硼铁矿中的磁铁矿部分被还原成金属铁，经细磨处理后，这部分金属铁微细颗粒作为晶种引入难 处理含铁资源直接还原焙烧，为难处理含铁资源中金属铁晶粒提供了生长位点，降低了铁晶粒的形核势垒，促进铁晶粒长大。硼铁矿中的硼组分在其低温钠化还原预处理过程中，与钠盐反应生成新相硼酸钠盐，离子半径较小的碱金属离子和硼离子在难处理含铁资源的直接还原焙烧过程中，不仅可以造成铁氧化物的晶格畸变，催化铁氧化物的还原，而且还可与难处理含铁资源中的含磷、镁、硅、铝等脉石矿物发生化学反应，破坏难处理含铁资源矿石原有的致密、共生结构，生成低熔点化合物，为金属铁与脉石矿物的分离创造有利的矿物学条件。因而可显著降低还原温度，缩短还原时间，节省能源消耗，降低生产成本，实现金属铁与脉石矿物的高效分离。本发明的主要优点在于钠盐改性硼铁矿后，其磁铁矿部分被还原成金属铁，为难处理含铁资源还原焙烧过程中金属铁晶粒提供了生长位点；硼组分与钠盐反应生成新相硼酸钠盐，可催化铁氧化物的还原，促进金属铁与脉石矿物的分离。本发明不仅实现劣质硼铁矿的工业化增值加工高效利用，而且还提高了鮞状赤铁矿、红土镍矿和赤泥还原分选时有价元素铁、镍的回收率及有害元素的脱除率，为难处理含铁资源的高效利用提供新技术支撑。钠盐改性硼铁矿制备所需原料来源广、工艺简单、环境友好，可显著降低难处理含铁资源还原温度、缩短还原时间，节省能源消耗，降低生产成本，适于工业化应用。
具体实施例方式本发明实施例采用的硼铁矿、鮞状赤铁矿、红土镍矿和赤泥的主要化学成分分别如表I、表2、表3、表4所示。处理之前，分别将红土镍矿、鮞状赤铁矿和赤泥预先破碎、磨矿至-0. 074mm质量百分含量占80%以上。表I.硼铁矿的主要化学成分/%
Fellliili FeO B2O;, MgO P S SiO2 烧损 52.11 24.65 5.25 13.05 0.014 1.21 5.36 2.45表2.鮞状赤铁矿的主要化学成分/%
权利要求
1.钠盐改性硼铁矿，其特征在于将硼铁矿磨细至-O.074mm质量百分比占40%飞0%，然后与硫酸钠及碳酸钠混匀、造块、干燥后得到硼铁矿团块，将所述硼铁矿团块还原焙烧后，得到钠盐改性硼铁矿；所述硫酸钠及碳酸钠的添加量占硼铁矿粉质量的百分比为硫酸钠5% 40%、碳酸钠I 35%。
2.根据权利要求I所述的钠盐改性硼铁矿，其特征在于所述还原焙烧温度为80(T950°C，还原焙烧时间20 30min。
3.钠盐改性硼铁矿在难处理含铁资源还原分选中的应用，其特征在于将钠盐改性硼铁矿磨矿至-O. 074mm质量百分比占70%以上后，添加至难处理含铁资源中混匀、造块、烘干，然后以非焦煤为还原剂进行还原焙烧，还原产物经破碎、磨矿后，采用湿式弱磁选方法分选，获得镍铁合金粉或金属铁粉；所述难处理含铁资源为鮞状赤铁矿、红土镍矿或赤泥中的一种；所述钠盐改性硼铁矿的添加量占难处理含铁资源质量百分比为109Γ40%。
4.根据权利要求3所述的钠盐改性硼铁矿在难选冶含铁资源还原分选中的应用，其特征在于所述还原焙烧温度为100(Γ1100 ，还原焙烧时间3(T75min，还原产物磨矿至-200目质量含量占90%以上。
全文摘要
本发明提供一种钠盐改性硼铁矿，其制备方法为首先将硼铁矿与一定质量配比的硫酸钠和碳酸钠混匀后造块，干燥团块经还原焙烧后，制备得钠盐改性硼铁矿。本发明还提供所述钠盐改性硼铁矿在难处理含铁资源(鲕状赤铁矿、红土镍矿、赤泥)还原分选中的应用方法，将钠盐改性硼铁矿细磨后，与鲕状赤铁矿、红土镍矿或赤泥充分混匀、造块、烘干，干燥团块随后在一定温度下以非焦煤为还原剂进行还原焙烧，还原产物再经破碎、磨矿后，采用湿式弱磁选方法分选，即可获得高品质的镍铁合金粉或金属铁粉。钠盐改性硼铁矿在上述难处理含铁资源的直接还原过程中能显著降低还原温度，促进金属铁晶粒的聚集、长大，进而实现金属铁与脉石矿物的高效磁选分离，适于工业化应用。
文档编号C22B1/02GK102732715SQ20121019194
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者刘明霞, 姜涛, 张元波, 张树辉, 曾精华, 朱忠平, 李光辉, 李骞, 杨永斌, 梁斌珺, 游志雄, 罗骏, 范晓慧, 郭宇峰, 陈许玲, 雷婷, 饶明军, 黄柱成 申请人:中南大学