硼鐵礦選礦技術(shù)



1 研究背景

硼礦是一種稀缺的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，以其為原料生產(chǎn)的硼及硼化合物廣泛應(yīng)用于化工、冶金、玻璃、醫(yī)藥、國防、航空、航天及核工業(yè)等領(lǐng)域，是社會發(fā)展和國家安全的重要保障。我國硼礦資源豐富，截止2017年，我國查明資源儲量（以B2O3計）3200萬噸，占全球總儲量的2.91%，居世界第五位。我國可利用的硼礦資源主要是遼東地區(qū)沉積變質(zhì)型的硼鎂石礦和硼鐵礦，以及青藏高原現(xiàn)代鹽湖型硼砂礦。目前，我國95%以上的硼產(chǎn)品是來自硼鎂石礦，但該類礦石儲量僅占全國總儲量的6.64%，且經(jīng)過60多年的開采利用，優(yōu)質(zhì)硼鎂石資源已近枯竭；青藏高原現(xiàn)代鹽湖型硼礦資源豐富，占全國總儲量的33.14%，但受交通運(yùn)輸條件、加工技術(shù)水平等限制，開發(fā)利用率低，目前僅能生產(chǎn)B2O3品位≥24%的“富礦”，產(chǎn)量較小。然而，隨著硼化工及下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,硼資源需求量日益擴(kuò)大,硼產(chǎn)品進(jìn)口量不斷增長，對外依存度逐年上升，如圖1所示。尤其是最近五年，我國硼酸對外依存度超過50%、硼砂對外依存度高達(dá)80%以上，這將嚴(yán)重威脅我國遼寧鳳城翁泉溝硼鐵礦是我國特色硼礦資源，也是目前探明的唯一特大型、亞洲最大的硼鐵礦床，主要包括東臺子、業(yè)家溝和翁泉溝三個礦段，如圖2所示。已累計探明資源儲量2.8億噸，含B2O3 2184萬噸，占全國硼礦儲量的58%，是我國未來硼化工的主要原料來源，伴生的鐵、鈾也具有很高的綜合利用價值。但硼鐵礦品位低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、礦物共生關(guān)系密切，加工利用難度大。我國自1958年發(fā)現(xiàn)翁泉溝硼鐵礦床以來，國內(nèi)多家科研院所及高校針對硼鐵礦的開發(fā)利用開展了大量研究工作，已取得重大進(jìn)展。其中，研發(fā)的磁-重聯(lián)合分選工藝先后在鳳城市燈塔硼鐵選礦廠、遼寧首鋼硼鐵有限責(zé)任公司及鳳城化工集團(tuán)有限公司獲得了工業(yè)化應(yīng)用，實現(xiàn)了硼、鐵、鈾資源的大規(guī)模生產(chǎn)，形成了完整的硼、鐵、鈾產(chǎn)業(yè)鏈，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。硼資源的安全供給和硼化工的可持續(xù)發(fā)展。

2.內(nèi)容簡介

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展進(jìn)步，硼鐵礦資源的戰(zhàn)略地位愈加重要。為高質(zhì)量開發(fā)利用硼鐵礦資源，對硼鐵礦選礦開發(fā)利用過程進(jìn)行全面梳理和系統(tǒng)總結(jié)是十分必要的。為此，東北大學(xué)通過收集、整理相關(guān)技術(shù)資料，編寫出版了《硼鐵礦選礦技術(shù)》一書。其中，第1章介紹了硼礦資源概況，主要包括硼的性質(zhì)與用途、全球硼礦資源概況、中國硼礦資源概況及開發(fā)利用現(xiàn)狀；第2章介紹了硼鐵礦石的工藝礦物學(xué)特性，主要包括礦石的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及主要組成礦物的產(chǎn)出特征與粒度分布，并探討了合理的選礦工藝方案；第3章介紹了硼鐵礦碎磨工藝與裝備，主要包括選礦概念、常用礦石的破碎、篩分、磨礦與分級的流程與裝備；第4章介紹了硼鐵礦選礦工藝與裝備，主要包括硼鐵礦常用的磁選、重選及浮選工藝與裝備；第5章介紹了硼鐵礦選礦實踐案例，主要包括硼鐵礦的磁選-分級分選、單一磁選、磁選-浮選聯(lián)合分選等工藝流程，并概述了遼寧首鋼硼鐵有限責(zé)任公司及鳳城化工集團(tuán)有限公司的工業(yè)化生產(chǎn)情況；第6章介紹了硼鐵礦的浮選分離基礎(chǔ)研究成果，主要包括礦物表面及晶體化學(xué)特性、純礦物浮選試驗、藥劑與礦物表面作用及礦物顆粒間相互作用的機(jī)理分析，以期為硼鐵礦中硼鎂石的高效浮選回收提供理論基礎(chǔ)；第7章展望了硼鐵礦開發(fā)利用前景，介紹了硼鐵礦綜合利用開發(fā)現(xiàn)狀及含硼鐵精礦選擇性還原硼鐵分離新技術(shù)，并提出了硼鐵礦開發(fā)與資源保護(hù)的合理建議。



3 關(guān)鍵技術(shù)

我國硼礦資源經(jīng)過60多年的開發(fā)，現(xiàn)已形成遼寧東部最重要的硼礦生產(chǎn)區(qū)域，吉林、西藏、青海等?。▍^(qū)）有小規(guī)模的資源開發(fā)生產(chǎn)企業(yè)。其中，硼砂礦與硼鐵礦以露天開采為主，硼鎂石礦以地下開采為主；除低品位硼鐵礦外，其他類型硼礦石均沒有選礦作業(yè)。為及時總結(jié)我國在硼鐵礦選礦開發(fā)利用方面所取得的技術(shù)研究進(jìn)展及其工業(yè)化應(yīng)用成果，在鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心及冶金工業(yè)出版社的支持和幫助下，東北大學(xué)成功撰寫和出版了《硼鐵礦選礦技術(shù)》專著。本書根據(jù)我國硼鐵礦“以硼為主，綜合利用”的開發(fā)利用原則進(jìn)行撰寫，著重論述了硼及其伴生元素鐵、鈾的選礦利用。目前工業(yè)生產(chǎn)上，一般采用“階段磨礦-階段磁選-旋流分選”的工藝流程處理硼鐵礦，可獲得富鎂鐵精礦和合格硼精礦產(chǎn)品。其中，富鎂鐵精礦可作為燒結(jié)礦的優(yōu)質(zhì)原料，燒結(jié)配加富鎂鐵精礦可提高燒結(jié)礦強(qiáng)度、降低粉化率，改善燒結(jié)礦粒度組成和還原性，同時對燒結(jié)礦TFe含量無明顯影響；硼精礦經(jīng)活化焙燒處理后，可作為碳堿法制取硼砂的優(yōu)質(zhì)原料。若硼鐵礦中含鈾，則在上述工藝流程的基礎(chǔ)上增加一道 “搖床重選提鈾”作業(yè)環(huán)節(jié)。晶質(zhì)鈾礦的重選回收與生產(chǎn)，可為我國核工業(yè)提供原料。
硼鐵礦是我國的特色優(yōu)勢資源，富含硼、鐵、鎂和鈾等多種有價元素，綜合利用價值極高。目前，硼鐵礦開發(fā)利用過程中“卡脖子”技術(shù)難題為富鎂鐵精礦中硼的提取與回收，攻克富鎂鐵精礦中硼的高效提取與經(jīng)濟(jì)回收難題不僅可以緩解我國硼化工礦物原料日趨緊張的局面，而且對促進(jìn)我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

4 圖書價值

《硼鐵礦選礦技術(shù)》的出版填補(bǔ)了硼鐵礦選礦分離利用技術(shù)資料空白，適用于高等學(xué)校硼鐵礦等多金屬共生礦資源選礦分離綜合利用技術(shù)開發(fā)、基礎(chǔ)理論研究和教學(xué)參考資料，也可用于有關(guān)礦山企業(yè)硼鐵礦選礦實踐、生產(chǎn)管理、項目建設(shè)和投資決策重要參考資料。本書適合從事硼鐵礦選礦利用、硼化工等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)人員、生產(chǎn)人員、技術(shù)管理及操作人員閱讀，也可供大專院校礦物加工工程、化學(xué)工程等專業(yè)師生參考。相信本書的出版將受到硼鐵礦選礦利用及其相關(guān)硼、鐵、鈾等行業(yè)工作者的歡迎，并將對提升我國乃至全球硼鐵礦資源選礦分離科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)水平、指導(dǎo)相關(guān)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到積極的促進(jìn)和借鑒作用。