[其他]硼鎂鐵礦直接制取硼鐵的方法

無效

• 申請號: 87101579
• 申請日: 1987-06-24
• 公開（公告）號: CN87101579A
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發明（設計）人: 張顯鵬;崔傳孟;劉素蘭;冀春霖;趙乃仁
• 申請（專利權）人: 東北工學院
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C35/00
• 代理公司: 東北工學院專利事務所
• 代理人: 安宇宏

一種以電爐為主要設備制取硼鐵的冶煉方法。

如眾所周知，微量的硼（0.01-0.003%）加入鋼中可顯著提高鋼的淬透性及鋼材的綜合性能，加入某些特殊鋼及鑄鐵里的硼（0.1～0.01%），可極大地提高耐磨強度，機械強度及硬度^〔1〕加入以Fe、Co、Ni為基的非晶態合金少量硼可明顯改善非晶態性能。永磁材料釹鐵硼合金加入少量硼形成穩定的四方相結構可提高磁能級合金元素硼的加入是以硼鐵的形式加到鋼，鑄鐵中或合金材料中。硼鐵在國外都是以硼酐，鐵精礦（或鐵鱗）為原料用鋁熱法，電鋁熱法，碳熱還原法生產的^〔2〕。硼的利用率為50～60%，據日本介紹的硼鐵操作實例，每生產1噸硼鐵，需硼酐〔B₂O₃〕1100公斤，Al：1120公斤，軋鋼鐵皮1100公斤，氯酸鉀168公斤^〔3〕。我國僅有遼陽鐵合金廠用爐外鋁熱法還原硼酐〔B₂O₃〕（或硼酸）及鐵鱗，生產硼鐵。

綜合以上提及的各種生產硼鐵的方法，存在的主要缺點是，原料利用率低，生產成本高，制造工藝較復雜，如生產硼鐵首先要利用含硼礦物制成硼酸，再將硼酸脫水，生產出硼酐，再以硼酐，鐵鱗等為原料冶煉出硼鐵，制造過程中還要消耗大量的金屬鋁鎂等。因此，現有的生產方法不盡合理。同時能夠用于制造硼酸的礦物種類有限（主要是硼鎂礦），不能使更多的含硼礦物都得到利用，更為不盡合理的是，目前冶煉硼鐵的方法，都是將含硼的氧化物（硼酐）和含鐵氧化物人為混合冶煉來生產，而自然界本身存在的，同時含有硼和鐵兩種元素的礦物卻不能加以開發應用。

本發明的目的在于改變舊的硼鐵生產工藝，利用同時含有硼和鐵兩種元素的礦物-硼鎂鐵礦直接冶煉制取硼鐵含金。這樣即可擴大含硼礦物的利用范圍，又能簡化硼鐵的生產工藝，進而大幅度降低硼鐵的生產成本，而此項工作對生產硼酸的資源較貧乏，而硼鎂鐵礦貯量豐富的國家或地區有著更重要的意義。經過多次實驗，利用硼鎂鐵礦直接冶煉硼鐵的方法獲得成功。

利用硼鎂鐵礦直接制取硼鐵時，所用的原料是硼鎂鐵礦礦石，焦炭和少量的金屬鋁、螢石等，依靠的主要設備是電爐，其中電爐爐襯是采用電爐冶煉所用的電極糊（主要成份是石墨）制成的。

原料中硼鎂鐵礦的化學成分按重量百分數如下表：

化學成分 ∑Fe B₂O₃MgO SiO₂CaO S

百分含量????30～36????8～15????20～25????10～15????1～3????0.1～0.2

百分含量????5～10????15～20????30～40????10～15????1～9????0.1～0.5

續上表

化學成分 P Al₂O₃結晶水

百分含量????0～0.1????1～3????～5%

百分含量????0～0.5????1～3????15～20

硼鎂鐵礦礦石是冶煉的目的產品-硼鐵的物質來源，礦石經x射線衍射物相分析確定各主要金屬元素中，鐵主要賦存于磁鐵礦Fe₃O₄及硼鎂鐵礦（Mg，Fe）O·（B，Fe）₂O₃兩種礦物中;硼主要賦存于硼鎂石MgHBO₃及硼鎂鐵礦中;脈石主要是以蛇紋石Mg₃Si₄O₁₁及少許Ca₃Al₆Si₂O₁₆等形態存在。這些礦物在高溫下，一部分將發生離解，并熔化為熔體，在碳還原劑存在的條件下，Fe、Si、B等元素將被從各自的氧化物中還原出來，其反應為：

G°₁＝118419-215.31T：T_始＝550K

G°₂＝205915-214.56T：T_始＝960K