[发明专利]处理硼铁矿的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及处理硼铁矿的系统和方法。

背景技术

硼矿是一种稀缺的矿产资源，以硼矿为原料生产的硼砂、硼酸及其他硼化合物，广泛用于化工、冶金、光学玻璃、医药、轻工、国防军工、航天航空及核工业等领域。长期以来，我国硼工业主要以硼镁矿为主要原料，目前可用硼镁矿已接近枯竭，硼铁矿占我国硼资源的58％，是硼镁矿重要的替代资源，但因其矿相结构复杂，加工处理难度大，至今尚未大规模开发利用。运用湿法冶金的方法处理硼铁矿，可实现硼和铁的分离，但酸耗大、设备腐蚀严重、成本高、环境污染严重。传统的火法工艺尽管可以获得较高的硼和铁的分离度，但尾渣存在硼含量低、碱浸出率低的问题。

因此，改进现有的处理硼铁矿的手段，对于缓解我国硼资源供需紧张局面具有重要的现实和战略意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理硼铁矿的系统和方法。采用该系统可以有效地制备得到活性90％以上的富硼渣，且工艺简单、流程短、效率高、成本低，全流程不使用固体还原剂，不引入灰分等固体杂质，具有显著的环境效益。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理硼铁矿的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：破碎装置，所述破碎装置具有硼铁精矿入口和硼铁精矿粉出口；造球装置，所述造球装置具有硼铁精矿粉入口、助熔剂入口、水入口和混合球团出口，所述硼铁精矿粉入口与所述硼铁精矿粉出口相连；焙烧装置，所述焙烧装置具有混合球团入口和氧化球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；气基竖炉，所述气基竖炉内由上至下依次为预热段、中温预还原段和高温还原段，所述预热段具有氧化球团入口，所述高温还原段具有金属化球团出口和还原气入口，所述氧化球团入口与所述氧化球团出口相连；熔分装置，所述熔分装置具有金属化球团入口、含硼铁水出口和富硼熔分渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；冷却装置，所述冷却装置与所述富硼熔分渣出口相连，所述冷却装置适于对富硼熔分渣进行冷却处理并得到活性富硼渣。

由此，根据本发明实施例的处理硼铁矿的系统通过采用破碎装置将硼铁精矿破碎后得到硼铁精矿粉，进而将硼铁精矿粉、助熔剂和水供给至造球装置进行混合造球，将得到的混合球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便使硼铁精矿中的硼转化为氧化物的形式，得到氧化球团，然后采用气基竖炉利用还原气对氧化球团进行还原处理，得到金属化球团，再将金属化球团热送至熔分装置进行熔分处理，得到含硼铁水和富硼熔分渣，最后采用冷却装置对富硼熔分渣进行冷却处理，使富硼熔分渣缓慢冷却，即可获得活性90％以上的活性富硼渣。相对于传统的高炉工艺，采用该系统制备得到的富硼渣活性可提高约40个百分点，且省去了传统工艺中污染严重的烧结、焦化等工序，全流程不使用固体还原剂，不引入灰分等固体杂质，对环境更为友好，另外，采用该系统制备高活性富硼渣的工艺简单、流程短、效率高、成本低，特别适用于规模化生产。

另外，根据本发明上述实施例的处理硼铁矿的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述冷却装置进一步包括：保温料罐，所述保温料罐与所述富硼熔分渣出口相连，所述保温料罐适于盛放所述富硼熔分渣；保温室，所述保温室适于对所述保温料罐进行保温，以便使所述富硼熔分渣缓冷降温；余热回收室，所述余热回收室内具有风冷设备和换热器，所述风冷设备适于对所述富硼熔分渣进行风冷冷却并产生热空气，所述换热器适于对所述热空气进行余热回收。由此，通过对富硼熔分渣进行缓冷降温，可以活性90％以上的活性富硼渣。通过余热回收可以显著降低系统的能耗。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种利用前面实施例的处理硼铁矿的系统处理硼铁矿的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将硼铁精矿在破碎装置中进行破碎处理，以便得到硼铁精矿粉；(2)将所述硼铁精矿粉、助熔剂和水供给至造球装置进行混合造球，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至焙烧装置进行焙烧处理，以便得到氧化球团；(4)将所述氧化球团和还原气供给至气基竖炉进行还原处理，以便得到金属化球团；(5)将所述金属化球团热送至燃气熔分炉进行熔分处理，以便得到含硼铁水和富硼熔分渣；以及(6)将所述富硼熔分渣供给至冷却装置进行冷却处理，以便得到活性富硼渣。