硼镁铁矿多组分高效分离与增值利用技术研究进展
作者单位：中南大学资源加工与生物工程学院 中南大学化学与化工学院
会议名称：《第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙》
会议日期：1000年
学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学]
摘 要：硼镁铁矿赋存我国硼资源总量的60%,是当前我国硼资源开发利用的主体,但因其多组分复杂共生、难选难冶,现有加工流程存在流程长、能耗高、有价组分综合回收率低等问题。作者及其团队近年来以硼镁铁矿硼/铁高效分离和硼产品增值化利用为研究目标,提出了焙烧气氛-钠盐协同调控的硼镁铁矿硼/铁组分定向转化与分离的新思路。系统研究了焙烧气氛、钠盐添加量、焙烧温度、时间对不同组分物相转变、微观结构演变以及元素迁移行为的影响规律,构建了面向硼、铁、镁组分高效分离的定向转化调控机制。主要研究结果有:（1）碳酸钠是硼组分活化的物质基础,不同焙烧气氛下,含硼矿物均转化为易溶于水的硼酸钠,实现硼组分的活化;（2）铁矿物在氧化气氛下转化为赤铁矿和镁铁尖晶石,中性和弱还原气氛转化为含镁磁铁矿和镁铁浮氏体,强还原气氛转化为金属铁;（3）开发了基于气氛-钠盐协同焙烧的焙烧硼铁精矿硼/铁分离新技术。针对硼铁精矿弱还原气氛焙烧实验室小型试验优化条件下,焙烧矿经磨浸,硼浸出率为92.03%,滤渣经磁选可获得TFe含量为62.15%,铁回收率为90.33%的磁铁精矿。在此基础上,开展了扩大化试验研究,模拟链箅机扩大化焙烧试验结果表明:针对硼镁铁矿一次磁选精矿,焙烧矿经磨浸-磁选,硼浸出率为88.31%,磁选精矿铁品位为58.54%,铁回收率为95.52%。回转窑模拟强还原气氛焙烧扩大化试验结果为:焙烧矿经磨浸-磁选,硼浸出率为70.23%,磁选精矿铁品位和回收率分别为94.12%和95.35%。（4）开发了磨浸液（富硼液）碳分制备硼砂和硫酸法制备硼酸新技术。采用CO2碳分,调节溶液pH至8～9,溶液中的B（OH）离子转化为BO（OH）离子,碳分后的溶液在35℃结晶析出硼砂,产品纯度满足工业要求。采用硫酸法制备硼酸,控制溶液pH至2～3,溶液中的B（OH）离子转化为HBO,溶液在40℃结晶析出硼酸,产品纯度满足工业要求。（5）针对磁选尾矿开发了水热浸出回收残余的碱,浸出渣（镁硅富集物）制备镁质耐火材料的技术,在水热温度200℃,水热时间3h,钠的浸出率超过95%,浸出渣外配6wt.%AlO和10wt.%MgO在1300℃烧结3h,获得的耐火材料耐火度为1800℃,表观孔隙率为15.9%,容重为3.05 g/cm,抗压强度为106.7 MPa,抗热震性能为六次,优于商业镁质耐火材料。基于上述研究结果,构建了硼镁铁矿多组分高效分离与增值利用的新流程。新流程与现流程对比,具有流程短、能耗低、有价组分综合回收率高等优点,实现了硼镁铁矿全组分的综合利用,为硼镁铁矿资源的高效利用提供了新途径。