處理硼鐵礦的系統和方法技術方案

本發明專利技術公開了處理硼鐵礦的系統和方法，系統包括：破碎裝置，其具有硼鐵精礦入口和硼鐵精礦粉出口；造球裝置，其具有硼鐵精礦粉入口、助熔劑入口、水入口和混合球團出口；焙燒裝置，其具有混合球團入口和氧化球團出口；氣基豎爐，其內由上至下依次為預熱段、中溫預還原段和高溫還原段，預熱段具有氧化球團入口，高溫還原段具有金屬化球團出口和還原氣入口；熔分裝置，其具有金屬化球團入口、含硼鐵水出口和富硼熔分渣出口；冷卻裝置，其適于對富硼熔分渣進行冷卻處理并得到活性富硼渣。采用該系統可以有效地制備得到活性90％以上的富硼渣，且工藝簡單、流程短、效率高、成本低，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，對環境友好。

【技術實現步驟摘要】
處理硼鐵礦的系統和方法
本專利技術涉及能源化工領域，具體而言，本專利技術涉及處理硼鐵礦的系統和方法。
技術介紹
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。
技術實現思路
本專利技術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，本專利技術的一個目的在于提出處理硼鐵礦的系統和方法。采用該系統可以有效地制備得到活性90％以上的富硼渣，且工藝簡單、流程短、效率高、成本低，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，具有顯著的環境效益。在本專利技術的第一方面，本專利技術提出了一種處理硼鐵礦的系統。根據本專利技術的實施例，該系統包括：破碎裝置，所述破碎裝置具有硼鐵精礦入口和硼鐵精礦粉出口；造球裝置，所述造球裝置具有硼鐵精礦粉入口、助熔劑入口、水入口和混合球團出口，所述硼鐵精礦粉入口與所述硼鐵精礦粉出口相連；焙燒裝置，所述焙燒裝置具有混合球團入口和氧化球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；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，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；熔分裝置，所述熔分裝置具有金屬化球團入口、含硼鐵水出口和富硼熔分渣出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連；冷卻裝置，所述冷卻裝置與所述富硼熔分渣出口相連，所述冷卻裝置適于對富硼熔分渣進行冷卻處理并得到活性富硼渣。由此，根據本專利技術實施例的處理硼鐵礦的系統通過采用破碎裝置將硼鐵精礦破碎后得到硼鐵精礦粉，進而將硼鐵精礦粉、助熔劑和水供給至造球裝置進行混合造球，將得到的混合球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便使硼鐵精礦中的硼轉化為氧化物的形式，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，再將金屬化球團熱送至熔分裝置進行熔分處理，得到含硼鐵水和富硼熔分渣，最后采用冷卻裝置對富硼熔分渣進行冷卻處理，使富硼熔分渣緩慢冷卻，即可獲得活性90％以上的活性富硼渣。相對于傳統的高爐工藝，采用該系統制備得到的富硼渣活性可提高約40個百分點，且省去了傳統工藝中污染嚴重的燒結、焦化等工序，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，對環境更為友好，另外，采用該系統制備高活性富硼渣的工藝簡單、流程短、效率高、成本低，特別適用于規模化生產。另外，根據本專利技術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：在本專利技術的一些實施例中，所述冷卻裝置進一步包括：保溫料罐，所述保溫料罐與所述富硼熔分渣出口相連，所述保溫料罐適于盛放所述富硼熔分渣；保溫室，所述保溫室適于對所述保溫料罐進行保溫，以便使所述富硼熔分渣緩冷降溫；余熱回收室，所述余熱回收室內具有風冷設備和換熱器，所述風冷設備適于對所述富硼熔分渣進行風冷冷卻并產生熱空氣，所述換熱器適于對所述熱空氣進行余熱回收。由此，通過對富硼熔分渣進行緩冷降溫，可以活性90％以上的活性富硼渣。通過余熱回收可以顯著降低系統的能耗。在本專利技術的第二方面，本專利技術提出了一種利用前面實施例的處理硼鐵礦的系統處理硼鐵礦的方法。根據本專利技術的實施例，該方法包括：(1)將硼鐵精礦在破碎裝置中進行破碎處理，以便得到硼鐵精礦粉；(2)將所述硼鐵精礦粉、助熔劑和水供給至造球裝置進行混合造球，以便得到混合球團；(3)將所述混合球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便得到氧化球團；(4)將所述氧化球團和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；(5)將所述金屬化球團熱送至燃氣熔分爐進行熔分處理，以便得到含硼鐵水和富硼熔分渣；以及(6)將所述富硼熔分渣供給至冷卻裝置進行冷卻處理，以便得到活性富硼渣。由此，根據本專利技術實施例的處理硼鐵礦的方法通過采用破碎裝置將硼鐵精礦破碎后得到硼鐵精礦粉，進而將硼鐵精礦粉、助熔劑和水供給至造球裝置進行混合造球，將得到的混合球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便使硼鐵精礦中的硼轉化為氧化物的形式，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，再將金屬化球團熱送至熔分裝置進行熔分處理，得到含硼鐵水和富硼熔分渣，最后采用冷卻裝置對富硼熔分渣進行冷卻處理，使富硼熔分渣緩慢冷卻，即可獲得活性90％以上的活性富硼渣。相對于傳統的高爐工藝，采用該方法制備得到的富硼渣活性可提高約40個百分點，且省去了傳統工藝中污染嚴重的燒結、焦化等工序，全流程不使用固體還原劑，不引入灰分等固體雜質，對環境更為友好，另外，采用該方法制備高活性富硼渣的工藝簡單、流程短、效率高、成本低，特別適用于規模化生產。另外，根據本專利技術上述實施例的處理硼鐵礦的方法還可以具有如下附加的技術特征：在本專利技術的一些實施例中，步驟(1)中，所述硼鐵精礦粉中粒徑小于0.075mm的粉末含量不低于90重量％。由此，可以保證所述硼鐵精礦粉具有較大的比表面積，從而顯著提高后續焙燒處理和還原處理的效率。在本專利技術的一些實施例中，步驟(2)中，所述硼鐵精礦粉、助熔劑和水的質量比為(89～95):(1～5):(4～6)。由此，可以顯著提高后續熔分處理的效果，從而獲得高品質的富硼熔分渣。在本專利技術的一些實施例中，步驟(2)中，所述混合球團的平均粒徑為8～14mm。由此，可以顯著提高混合球團之間的接觸面積，從而進一步提高后續焙燒處理和還原處理的效率。在本專利技術的一些實施例中，步驟(3)中，所述焙燒處理進一步包括：將所述混合球團進行干燥；將經過所述干燥的混合球團在850～950攝氏度下進行預熱10～20min；將經過所述預熱的混合球團在1150～1250攝氏度下進行焙燒10～20min。由此，可以有效地將硼鐵精礦中的硼轉化為氧化物的形式。在本專利技術的一些實施例中，步驟(4)中，所述還原處理按照下列步驟進行：使所述氧化球團依次經過所述氣基豎爐的預熱段、中溫預還原段和高溫還原段，其中，所述中溫預還原段的溫度為850～950攝氏度，所述高溫還原段的溫度為950～1050攝氏度。由此，可以有效地將硼鐵精礦中的鐵氧化物還原為金屬鐵。在本專利技術的一些實施例中，步驟(5)中，所述熔分處理是在1500～1650攝氏度下進行30～60min完成的。由此，可以有效地將金屬化球團進行熔分，得到含硼鐵水和富硼熔分渣。在本專利技術的一些實施例中，步驟(6)中，所述冷卻處理進一步包括：以5～10攝氏度/分鐘的速率使所述富硼熔分渣的溫度由1350～1450攝氏度降溫至900攝氏度；通過風冷使所述富硼熔分渣的溫度由900攝氏度降至100攝氏度以下；在進行所述風冷的過程中對所述富硼熔分渣進行余熱回收。由此，通過對富硼熔分渣進行緩冷降本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種處理硼鐵礦的系統，其特征在于，包括：破碎裝置，所述破碎裝置具有硼鐵精礦入口和硼鐵精礦粉出口；造球裝置，所述造球裝置具有硼鐵精礦粉入口、助熔劑入口、水入口和混合球團出口，所述硼鐵精礦粉入口與所述硼鐵精礦粉出口相連；焙燒裝置，所述焙燒裝置具有混合球團入口和氧化球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；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，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；熔分裝置，所述熔分裝置具有金屬化球團入口、含硼鐵水出口和富硼熔分渣出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連；冷卻裝置，所述冷卻裝置與所述富硼熔分渣出口相連，所述冷卻裝置適于對富硼熔分渣進行冷卻處理并得到活性富硼渣。

【技術特征摘要】
1.一種處理硼鐵礦的系統，其特征在于，包括：破碎裝置，所述破碎裝置具有硼鐵精礦入口和硼鐵精礦粉出口；造球裝置，所述造球裝置具有硼鐵精礦粉入口、助熔劑入口、水入口和混合球團出口，所述硼鐵精礦粉入口與所述硼鐵精礦粉出口相連；焙燒裝置，所述焙燒裝置具有混合球團入口和氧化球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；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，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；熔分裝置，所述熔分裝置具有金屬化球團入口、含硼鐵水出口和富硼熔分渣出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連；冷卻裝置，所述冷卻裝置與所述富硼熔分渣出口相連，所述冷卻裝置適于對富硼熔分渣進行冷卻處理并得到活性富硼渣。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述冷卻裝置進一步包括：保溫料罐，所述保溫料罐與所述富硼熔分渣出口相連，所述保溫料罐適于盛放所述富硼熔分渣；保溫室，所述保溫室適于對所述保溫料罐進行保溫，以便使所述富硼熔分渣緩冷降溫；余熱回收室，所述余熱回收室內具有風冷設備和換熱器，所述風冷設備適于對所述富硼熔分渣進行風冷冷卻并產生熱空氣，所述換熱器適于對所述熱空氣進行余熱回收。3.一種采用權利要求1～2任一項所述的處理硼鐵礦的系統處理硼鐵礦的方法，其特征在于，包括：(1)將硼鐵精礦在破碎裝置中進行破碎處理，以便得到硼鐵精礦粉；(2)將所述硼鐵精礦粉、助熔劑和水供給至造球裝置進行混合造球，以便得到混合球團；(3)將所述混合球團供給至焙燒裝置進行焙燒處理，以便得到氧化球團；(4)將所述氧化球團和還原氣供給至氣基豎爐進行還原處理，以...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳道洪，馮魯興，鄧君，韓志彪，唐敬坤，曹志成，薛遜，
申請(專利權)人：江蘇省冶金設計院有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32