《含硼鐵精礦選擇性還原綜合利用基礎研究》是依託東北大學，由高鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含硼鐵精礦選擇性還原綜合利用基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高鵬
- 依託單位：東北大學
- 批准號：51204033
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我國硼鐵礦資源豐富，由於礦物結晶粒度細、組成複雜、共生關係密切等原因，常規選別方法僅能初步分離硼和鐵，獲得的含硼鐵精礦中B2O3品位4%～6%，回收率20%～30%，造成硼資源的巨大浪費。含硼鐵精礦中硼鐵二次分離成為硼鐵礦開發利用的技術瓶頸，研究該礦中硼鐵分離創新性技術及其基礎性科學問題具有重要的理論和實際意義。.本項目將礦物加工、冶金等多學科有機結合，採用選擇性還原技術將含硼鐵精礦中的鐵礦物還原為適宜分選的鐵顆粒，並控制硼礦物不被還原而進入渣相，再經分選獲得鐵粉和優質富硼渣，從而解決含硼鐵精礦綜合利用難題。通過研究不同還原階段物料的工藝礦物學、鐵礦物還原及鐵顆粒生長規律、含硼相成分及活性影響因素，闡明選擇性還原過程中主要礦物結構演變過程，形成鐵顆粒粒度評價及控制體系，建立硼元素走向及富硼渣活性調控機制，解決選擇性還原過程中的關鍵技術和基礎性科學問題，為含硼鐵精礦的綜合利用提供理論支撐。
結題摘要
含硼鐵精礦是硼鐵礦選礦終端產品，其中含B2O3 4%～6%，占原礦硼總量的30%，含硼鐵精礦中硼鐵二次分離成為硼鐵礦資源開發利用的技術瓶頸，因此，研究含硼鐵精礦中硼、鐵高效分離具有重要的理論與實際意義。 針對含硼鐵精礦物料特性，突破了傳統選礦理念，創造性提出“階段選擇性還原-高效分選”選冶聯合新技術，即首先將含硼鐵精礦中的鐵氧化物充分還原為金屬鐵而硼氧化物不能被還原，然後在二段還原過程中促使金屬鐵晶粒長大到適宜分選的粒度，最後對還原熟料進行高效分選。 以還原熟料金屬化率及分選指標為評價標準，系統地研究了還原溫度、還原時間、升溫速率、碳酸鈉用量、氧化鈣用量等因素對還原效果的影響。確定適宜的一段還原條件為還原溫度1125℃，還原時間150min，升溫速率5℃/min，碳酸鈉添加量5%，氧化鈣添加量5%。二段還原條件為還原溫度1250 ℃，還原時間45 min。在此條件下製備出的還原熟料鐵品位73.80%，金屬化率為91.12%。經弱磁選獲得TFe品位93.72%，回收率96.24%的鐵粉及含B2O314.55%，硼回收率93.57%的富硼渣，富硼渣活性達81.23%。 套用光學顯微鏡、XRD、SEM、EDS等分析手段對不同階段還原物料的化學組成、礦物組成、結晶粒度等特性進行了分析。研究結果表明，鐵礦物以Fe3O4→FeO→Fe順序被還原，其中以碳和鐵氧化物的間接反應為主反應。硼鎂石在階段還原過程中失去結晶水變為遂安石(Mg2B2O5)，部分遂安石又與菱鎂礦(MgCO3)分解產物氧化鎂(MgO)結合形成小藤石（Mg3B2O6）。 利用熱重分析技術，研究了含硼鐵精礦選擇性還原過程的動力學和動力學參數。等溫法試驗確定了配碳係數分別是1.0、1.5和2.0時含硼鐵精礦選擇性還原過程的活化能E分別是199.69KJ/mol、175.95KJ/mol和167.09KJ/mol ，指前因子A分別為3.89×104 min-1 、1.18×104 min-1和5.22×103 min-1。非等溫法確定了配碳係數是2.0，升溫速率是10℃/min時含硼鐵精礦的活化能E為135.93KJ/mol，指前因子A為2.78×104 min-1。 本研究闡明了還原過程中主要礦物結構演變過程，建立了硼元素走向及富硼渣活性調控機制，獲得了高品位鐵粉和優質富硼渣，對含硼鐵精礦的綜合利用具有一定指導意義。
