CN105238990B - 一种硼硅铁合金及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硼硅铁合金的生产方法，所述方法包括如下步骤：将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；将得到的预还原热料进行熔炼，待其熔化及铁氧化物还原，加入电石强还原；将还原熔化后的熔融合金熔铸成型，得到硼硅铁合金。本发明还提供所述方法制备得到的硼硅铁合金，其硼含量可以达到5.0％以上，甚至大于9.0％。本发明方法所用原料是廉价容易获得的硼铁矿、硼镁石代替钢屑、废铁边角料、硼酸、硼酐，扩大了原料来源、有效降低生产成本，同时减少了电耗。本发明获得的产品硼硅铁合金中硼品位较高，并且没有“铝热法”中带入的铝杂质，杂质碳含量低。
Description
技术领域
本发明涉及一种硼硅铁合金及其生产方法，属于冶金领域。
背景技术
硼硅铁合金在钢铁冶炼和使用中具有重要作用。硼硅铁合金加入钢中，可以提高钢的淬透性，可以提高不锈钢的焊接性能，提高耐热钢的耐热强度，提高高温合金的变形阻力。非晶态硼硅铁合金可以代替硅钢片用于变压器铁芯，降低交流电的涡流损耗。
现有冶炼工艺中，硼硅铁合金的生产原料为硼酸或硼酐、钢屑和废铁边角料；后将以上原料混匀后加入矿热炉内冶炼，制备硼硅铁合金。硼酸(或者硼酐)、钢屑、废铁的价格比较贵，导致生产工艺的成本高。自然界中赋存有大量的硼资源如硼镁石、硼铁矿，如将这类资源应用于冶炼硼硅铁合金，将大幅度降低生产成本。但是由于技术原因很难将自然中存在的硼资源用于冶炼硼硅铁合金。
因此，如何开发一种将自然界中硼资源用于冶炼硼硅铁合金的方法成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种通过自然界中存在的硼资源制备硼硅铁合金的方法及获得的产品。
具体来说，本发明通过如下技术方案实现的。
一种硼硅铁合金的生产方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；
(2)将步骤(1)得到的预还原热料进行熔炼，待其熔化，加入电石，得到熔融合金；
(3)将步骤(2)还原后的熔融合金熔铸成型，得到硼硅铁合金。
其中，步骤(1)中含硼矿为硼镁石，优选将硼镁石粉碎至粒度8mm～60mm后进行干燥，之后与其他原料混合均匀进行焙烧；
其中，步骤(1)中含硼矿为硼精矿或富硼渣，将其压制成粒度为8mm～60mm的球团，之后与其他原料混合均匀进行焙烧。
其中，步骤(1)中各原料按照如下比例加入硼铁矿、含硼矿的质量配比满足：(硼铁矿和含硼矿中全铁质量)/(硼铁矿和含硼矿中的总硼质量)≤8.5；硅石的配比满足：(硼铁矿和含硼矿中氧化镁总质量)/(硼铁矿、含硼矿和硅石中的二氧化硅总质量)为0.6～0.9；碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量的和)为0.85～1.4。
其中，步骤(1)中硼铁矿、硅石、碳质还原剂粉碎至粒度8mm～60mm；
其中，步骤(1)中的焙烧温度为930～1200℃。
其中，步骤(2)熔炼过程中生成的煤气回收用于步骤(1)焙烧的燃料
其中，步骤(1)中所述碳质还原剂是焦炭、无烟煤、烟煤、兰碳、石油焦、木炭的一种或几种。
其中，步骤(2)中的熔炼温度控制在1650℃以上。
其中，步骤(1)中焙烧在回转窑中进行，步骤(2)中的熔炼在矿热炉中进行。
本发明还提供了上述生产方法生产得到的硼硅铁合金。
其中，硼的重量百分含量大于5.0％，优选硼的重量百分含量大于9.0％。
本发明的有益效果如下：
本发明改变了旧的硼硅铁生产工艺，利用自然界存在的硼资源冶炼高品位硼硅铁合金，降低硼硅铁冶炼成本，并且采用预还原热料入炉冶炼大幅降低冶炼电耗。
硼铁矿中含有铁和B2O3，其中B2O3的品位比较低，难以用来冶炼高品位硼硅铁合金。硼镁石中B2O3的品位较高，铁的含量比较少。通过二者的合理配料，可以冶炼高品位的硼硅铁合金，使合金中硼的重量百分比大于5.0％，甚至大于9.0％。
本发明的原料是廉价容易获得的硼铁矿、硼镁石代替钢屑、废铁边角料、硼酸、硼酐，扩大了原料来源、有效降低生产成本。
在本发明步骤(1)中回转窑预还原处理各类矿石，预还原热料直接送入步骤(2)的矿热炉中熔炼，减少了电耗。
本发明获得的产品硼硅铁合金中硼品位较高，并且没有“铝热法”中带入的铝杂质，本发明方法制备的产品由于没有引入铝，因此产品中几乎不含铝，杂质碳含量低。
附图说明：
图1：本发明实施例1硼硅铁合金的制备流程
具体实施方式
本发明提供了一种原材料来源广泛、生产成本低、节约电耗的硼硅铁合金的生产方法。一种利用自然界硼资源冶炼高品位硼硅铁合金的方法，具体来说，其包括以下步骤：
(1)将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；
(2)将步骤(1)得到的预还原热料进行熔炼，待其熔化，加入电石，得到熔融合金；以及
(3)将步骤(2)还原后的熔融合金熔铸成型，得到硼硅铁合金。
在步骤(1)的实施过程中，所述硼铁矿、硅石、碳质粉碎至粒度8mm～60mm；所述含硼矿可以硼镁石，优选将硼镁石粉碎至粒度8mm～60mm后进行干燥，之后与其他原料混合均匀进行焙烧，这是由于硼镁石中含有较多的水分，因此对其进行干燥后焙烧；含硼矿还可以是硼精矿或富硼渣，将其压制成粒度为8mm～60mm的球团后进行焙烧。在该步骤中将各类物料破碎的目的是增加物料的比表面积，为回转窑预还原焙烧创造有利条件。
关于步骤(1)中各原料的成分及含量如下：
X-射线衍射分析表明，硼铁矿主要由Fe3O4、MgFe2O4、Mg2FeBO5、Mg3Si2O5(OH)4、MgBO2(OH)等组成。硼镁石主要由MgBO2(OH)、MgCO3等组成。
化学分析表明，硼铁矿中全铁含量在15～50％之间，平均含量为33％；B2O3含量为5～9％之间，平均含量为7％；SiO2含量为10～25％之间，平均含量为14％；MgO含量为23～29％之间，平均含量为26％，所述百分比为重量百分比；硼铁矿因为自身铁多、硼少，难以用来冶炼高品位硼硅铁合金。
硼镁石中B2O3含量为10～20％之间，MgO含量为43～46％之间，烧灼分28～40％之间，含铁量低。硼镁石自身铁少、硼多，可以和硼铁矿混合作为冶炼高品位硼硅铁合金的原料。
上述两种矿中含有大量的MgO，冶炼时熔渣中MgO含量高导致渣相熔点升高。MgO含量高容易与B2O3结合不利于的B2O3还原。原料中配入硅石主要成分为SiO2，SiO2可降低渣相熔点，提高B2O3还原率。
各原料按照如下比例加入：
硼铁矿、含硼矿的质量配比满足：(硼铁矿和含硼矿中全铁质量)/(硼铁矿和含硼矿中的总硼质量)≤8.5；
硅石的配比满足：(硼铁矿和含硼矿中氧化镁总质量)/(硼铁矿、含硼矿和硅石中的二氧化硅总质量)为0.6～0.9；
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量的和)为0.85～1.4。
在实际实施过程中，满足上述各元素含量以及比例的各种矿石均可以用于本发明的方法中，不限于硼铁矿。
冶炼时配入的碳质还原剂可以是焦炭、无烟煤、烟煤、兰碳、石油焦、木炭的一种或几种，其应适当过剩，保持强还原气氛，促进矿石中各类元素铁、硼、硅被还原，尤其是氧化硼被充分还原，提高合金中硼品位。
步骤(1)中将各类原料按照所述的质量配比送入回转窑进行预还原焙烧，焙烧温度为930～1200℃，其可以将步骤(2)熔炼过程中生成的煤气回收用作燃料。
在步骤(1)的回转窑预还原过程及步骤(2)的矿热炉还原过程中，矿石内铁氧化物、氧化硼、氧化硅发生的碳热反应和反应的标准吉布斯函数表达式如表1所示：
表1：各类氧化物碳热反应和反应的标准吉布斯函数表达式
| 化学反应 | 编号 | ΔGT θJ/mol |
| 3Fe2O3(s)+C＝2Fe3O4(s)+CO | 1 | 118419－215.31T |
| Fe3O4(s)+C＝3FeO(s)+CO | 2 | 205915－214.56T |
| FeO(s)+C＝Fe(s)+CO | 3 | 147763-150.00T |
| SiO2(s)+2C(s)＝Si(l)+2CO(g) | 4 | 723056-373.94T |
| B2O3(s)+3C(s)＝2B(s)+3CO(g) | 5 | 885375-470.14T |
| B2O3(s)+3C(s)＝2[B]Fe+3CO(g) | 6 | 727761-467.85T |
| SiO2(s)+2C(s)＝[Si]Fe+2CO(g) | 7 | 591558-357.46T |
通过以上反应的吉布斯函数表达式可以看出，铁的氧化物在900℃下能够还原生成铁。反应4、5的起始温度分别是1661℃、1539℃。在有铁液存在下，会发生反应6和反应7，这两个反应的起始温度分别是1282℃、1376℃。
通过对物料在回转窑进行预还原，回转窑焙烧温度在930～1200℃之间能够实现矿物中铁氧化物的逐级还原。
混合物料进入回转窑预还原1.5h以上，产生还原热料先进入保温料罐，再经过天车吊送保温料罐运至步骤(2)的矿热炉料仓，热料经料管间断进入矿热炉内。
经过预还原的热料在高温下(约750℃)进入步骤(2)的矿热炉冶炼，节省了矿热炉中物料还原的电耗和加热物料的电耗。
在步骤(2)的实施过程中，先将步骤(1)热料进入矿热炉后，然后送电加热，炉温在1650℃以上。随着炉温升高，热料升温、熔化，预还原过程中未被还原的铁氧化物继续还原生成铁和回转窑预还原中已经生成的铁在高温下熔化形成铁液。在有铁液存在的条件下，硼的氧化物、硅的氧化物容易被还原生成硼、硅进入铁液中形成液态硼硅铁合金。
矿热炉中未被还原的SiO2以及MgO等在高温下形成液态熔渣。原料中配入硅石(主要成分SiO2)能降低渣相熔点。SiO2结合熔渣中的MgO，降低B2O3在渣中的分配，促进B2O3还原、促进硼进入铁相。
矿热炉冶炼过程中会产生大量的煤气，对煤气降温、除尘、除焦油后，作为步骤(1)回转窑预还原焙烧的燃料。
对反应6和7热力学分析可知，高温下碳还原硼和硅能够进行。从动力学方面，这两个反应速度较慢，矿热炉还原需要较长时间。
因此采用加入电石(主要成分为CaC2)进行还原，电石加入体系内可能发生的反应如表2：
表2：各类氧化物与CaC2反应及标准吉布斯函数表达式
| 化学反应 | 编号 | ΔGT θJ/mol |
| MgO(s)+CaC2(s)＝CaO(s)+2C(s)+Mg(g) | 8 | 152800-71.14T |
| CaC2(s)+1/3B2O3(l)＝CaO(s)+2/3B(s)+2C(s) | 9 | -178333+75.93T |
| CaC2(s)+1/3Fe2O3(s)＝CaO(s)+2/3Fe(s)+2C(s) | 10 | -308533+51.30T |
| CaC2(s)+FeO(s)＝CaO(s)+Fe(s)+2C(s) | 11 | -323800+81.17T |
通过研究以上的吉布斯函数表达式，反应9、10、11相对反应8更容易进行。电石是强还原剂，容易和氧化硼、铁氧化物发生反应，熔渣中存在的SiO2会结合还原反应生成的CaO降低了反应的化学势，使还原反应更容易进行。
因为电石价格相对煤炭较高，使用电石时应该在铁氧化物充分还原，炉渣中氧化铁充分消失，渣的颜色有黑变白之后，再加入。电石的加入量应该适量，保证硼的充分还原。电石还原后会产生碳，这部分碳在矿热炉体系中会继续参与还原反应。
矿热炉出渣、出铁宜采用渣铁分出操作，矿热炉冶炼时先出渣后出铁。出渣口的高度比出铁口的高度高300mm以上。冶炼的炉渣可用来制备玻璃，冶炼的硼硅铁合金液经浇铸成锭后贮存。
在本发明中也可以利用硼精矿粉或者富硼渣压制成球团替代硼镁石，和硼铁矿搭配提高原料中的硼含量，用以冶炼高品位硼硅铁合金。在矿热炉冶炼过程中也可以加入适量的硼酐来提高最终产品硼的品位。
本发明还提供上述方法制备得到的硼硅铁合金，其中硼的重量百分含量大于5.0％，优选硼的重量百分含量大于9.0％。
在一种优选的实施方式中，所述硼硅铁合金的生产方法包括如下步骤：
(1)将硼铁矿破碎至粒度8mm～60mm。
(2)将硼镁石破碎至粒度8mm～60mm，并且干燥。
硼镁石也可以替换为硼精矿球团、富硼渣球团。这几类资源都可以用来提高最终产品中硼的品位。
(3)将硅石破碎至粒度8mm～60mm。
(4)将碳质还原剂破碎至粒度8mm～60mm。
碳质还原剂可以是焦炭、无烟煤也可以是烟煤、兰碳、石油焦、木炭或者以上几种的组合。
(5)将硼铁矿、硼镁石、硅石、碳质还原剂按照一定质量配比混合均匀。
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼镁石中全铁质量)/(硼铁矿、硼镁石中硼质量)≤8.5。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼镁石、硅石中的二氧化硅质量)为0.6～0.9。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为0.85～1.4。
(6)将混合物在930～1200℃下进行预还原焙烧。
(7)预还原热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
矿热炉冶炼生成的煤气重复利用作为回转窑焙烧的燃料。
(8)待炉料充分熔化，加入电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。
硼硅铁合金中，硼的重量百分数大于9.0％。
在另一优选实施方式中，一种利用自然界硼资源冶炼高品位硼硅铁合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将硼铁矿破碎至粒度8mm～60mm。
(2)将硼镁石破碎至粒度8mm～60mm，并且干燥。
(3)将硅石破碎至粒度8mm～60mm。
(4)将碳质还原剂破碎至粒度8mm～60mm。
(5)将硼铁矿、硼镁石、硅石、碳质还原剂按照一定质量配比混合均匀。
(6)将混合物在930～1200℃下进行预还原焙烧。
(7)预还原热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，加入电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。
其中，步骤(4)碳质还原剂可以是焦炭、无烟煤也可以是烟煤、兰碳、石油焦、木炭或者以上几种的组合。
其中，步骤(5)各类物料的质量配比如下：
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼镁石中全铁质量)/(硼铁矿、硼镁石中硼质量)≤8.5。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼镁石、硅石中的二氧化硅质量)为0.6～0.9。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为0.85～1.4。
其中，步骤(7)矿热炉冶炼生成的煤气重复利用作为回转窑焙烧的燃料。
其中，步骤(9)得到的硼硅铁合金中，硼的重量百分数大于5.0％。
其中，步骤(2)中的硼镁石也可以替换为硼精矿球团、富硼渣球团。这些原料都可以用来提高最终产品中硼的品位。
实施例
下面结合具体实施例进一步对本发明进行描述，本发明的优点和特点将会描述的更加清楚，但这些实例仅仅是范例性质，不对本发明的范围构成限制。
下面对实施例中使用的各种原料的来源和测定方法进行说明如下：
实施例中使用的原料均是市场上可以购买的通常规格的产品。
实施例1
本实施例所用的硼铁矿、硼镁石来自于辽宁省丹东凤城。硼铁矿成分全铁含量28.23％。碳质还原剂选用兰碳，其中固定碳含量为85％，所述百分比为重量百分比。
表3：硼铁矿成分(重量百分比，％)
| FeO | Fe2O3 | B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 16.36 | 22.15 | 8.61 | 0.29 | 16.97 | 24.11 | 1.12 | 10.68 |
表4：硼镁石成分(重量百分比，％)
| B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 15.59 | 15.56 | 1.21 | 34.44 | 0.09 | 33.11 |
实施步骤如下：
(1)将硼铁矿破碎至粒度10mm～60mm
(2)将硼镁石破碎至粒度10mm～60mm，并且干燥
(3)将硅石破碎至粒度10mm～60mm。
(4)将碳质还原剂破碎至粒度10mm～60mm
(5)将硼铁矿、硼镁石、硅石、煤炭按照混合均匀。这四者的质量分别是100kg、13kg、30.5kg、20.5kg。
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼镁石中全铁质量)/(硼铁矿、硼镁石中硼质量)为8.5。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼镁石、硅石中的二氧化硅质量)为0.6。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为1.0。
(6)将混合物送入回转窑，在约1050℃预还原焙烧2h。
(7)焙烧热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，炉渣颜色由黑变白，加入5kg电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。硼硅铁合金中硼重量百分数为5.1％。
实施例2
本实施例所用的硼铁矿、硼镁石、硅石、碳质还原剂、电石同实施例1。
实施步骤如下：
(1)将硼铁矿破碎至粒度10mm～60mm
(2)将硼镁石破碎至粒度10mm～60mm，并且干燥
(3)将硅石破碎至粒度10mm～60mm。
(4)将碳质还原剂破碎至粒度10mm～60mm
(5)将硼铁矿、硼镁石、硅石、煤炭按照混合均匀。这四者的质量分别是100kg、30kg、31.9kg、25kg。
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼镁石中全铁质量)/(硼铁矿、硼镁石中硼质量)为6.8。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼镁石、硅石中的二氧化硅质量)为0.7。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为1.1。
(6)将混合物送入回转窑，在约930℃预还原焙烧2h。
(7)焙烧热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，炉渣颜色由黑变白，加入2kg电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。硼硅铁合金中硼重量百分数为6.2％。
实施例3
本实施例所用的硼铁矿、硼镁石、硅石、碳质还原剂、电石同实施例1。
实施步骤如下：
(1)将硼铁矿破碎至粒度10mm～60mm
(2)将硼镁石破碎至粒度10mm～60mm，并且干燥
(3)将硅石破碎至粒度10mm～60mm。
(4)将碳质还原剂破碎至粒度10mm～60mm
(5)将硼铁矿、硼镁石、硅石、煤炭按照混合均匀。这四者的质量分别是100kg、20kg、17.2kg、30kg。
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼镁石中全铁质量)/(硼铁矿、硼镁石中硼质量)为7.8。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼镁石、硅石中的二氧化硅质量)为0.9。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为1.4。
(6)将混合物送入回转窑，在约1200℃预还原焙烧2h。
(7)焙烧热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，炉渣颜色由黑变白，加入2kg电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。硼硅铁合金中硼重量百分数为5.6％。
实施例4
本实施例所用的硼铁矿、硼精矿来自于辽宁省丹东凤城。硼铁矿成分全铁含量28.23％。碳质还原剂选用煤炭，其中固定碳含量为81.04％，所述百分比为重量百分比。
表5：硼铁矿成分(重量百分比，％)
| FeO | Fe2O3 | B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 16.36 | 22.15 | 8.61 | 0.29 | 16.97 | 24.11 | 1.12 | 10.68 |
表6：硼精矿成分(重量百分比，％)
| B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 28.47 | 1.45 | 6 | 40.1 | 0.42 | 23.56 |
实施步骤如下：
(1)将硼铁矿破碎至粒度10mm～60mm；
(2)将硼精矿压制成硼精矿球团至粒度10mm～60mm，并且干燥；
(3)将硅石破碎至粒度10mm～60mm；
(4)将碳质还原剂破碎至粒度10mm～60mm；
(5)将硼铁矿、硼精矿、硅石、煤炭按照混合均匀。这四者的质量分别是100kg、10kg、17.6kg、18.2kg；
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、硼精矿中全铁质量)/(硼铁矿、硼精矿中硼质量)为7.9。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、硼精矿、硅石中的二氧化硅质量)为0.8。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为0.85。
(6)将混合物送入回转窑，在约1050℃预还原焙烧2h。
(7)焙烧热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，炉渣颜色由黑变白，加入5kg电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。硼硅铁合金中硼重量百分数为5.5％。
实施例5
本实施例所用的硼铁矿、富硼渣来自于辽宁省丹东凤城。硼铁矿成分全铁含量28.23％。碳质还原剂选用煤炭，其中固定碳含量为81.04％，所述百分比为重量百分比。
表7：硼铁矿成分(重量百分比，％)
| FeO | Fe2O3 | B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 16.36 | 22.15 | 8.61 | 0.29 | 16.97 | 24.11 | 1.12 | 10.68 |
表8：富硼渣成分(重量百分比，％)
| FeO | Fe2O3 | B2O3 | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | 其他 |
| 1.16 | 1.07 | 11.91 | 6.04 | 26.76 | 34.45 | 7.22 | 11.4 |
实施步骤如下：
(1)将硼铁矿破碎至粒度10mm～60mm；
(2)将富硼渣压制成富硼渣球团至粒度10mm～60mm，并且干燥；
(3)将硅石破碎至粒度10mm～60mm；
(4)将碳质还原剂破碎至粒度10mm～60mm；
(5)将硼铁矿、富硼渣、硅石、煤炭按照混合均匀。这四者的质量分别是100kg、40kg、26kg、26.8kg；
硼铁矿、硼镁石质量配比满足：(硼铁矿、富硼渣中全铁质量)/(硼铁矿、富硼渣中硼质量)为7.0。
硅石的配比满足：(硼铁矿、硼镁石氧化镁质量)/(硼铁矿、富硼渣、硅石中的二氧化硅质量)为0.7。
碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量)为1.1。
(6)将混合物送入回转窑，在约1050℃预还原焙烧2h。
(7)焙烧热料加入矿热炉，通电熔炼，炉温控制在1650℃以上。
(8)待炉料充分熔化，炉渣颜色由黑变白，加入4kg电石进行强还原。
(9)熔融合金出炉浇铸成型，得到硼硅铁合金。硼硅铁合金中硼重量百分数为6.1％。
通过上述实施例可以看出，本发明通过使用廉价的硼资源，特别是天然存在的硼资源生产硼含量较高的硼硅铁合金。
本发明在上文中已将优选的实施例公开，然而本领域技术人员应当理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范围内。因此，本发明的保护范围当以下文的权利要求书要求保护的范围为准。
Claims (11)
1.一种硼硅铁合金的生产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；
(2)将步骤(1)得到的预还原热料进行熔炼，待其熔化，加入电石，得到熔融合金；以及
(3)将步骤(2)还原后的熔融合金熔铸成型，得到硼硅铁合金；
其中步骤(1)中的焙烧温度为930-1200℃；
其中步骤(1)中各原料按照如下比例加入，硼铁矿、含硼矿的质量配比满足：(硼铁矿和含硼矿中全铁质量)/(硼铁矿和含硼矿中的总硼质量)≤8.5；硅石的配比满足：(硼铁矿和含硼矿中氧化镁总质量)/(硼铁矿、含硼矿和硅石中的二氧化硅总质量)为0.6-0.9。
2.如权利要求1所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中含硼矿为硼镁石，将硼镁石粉碎至粒度8mm-60mm后进行干燥，之后与其他原料混合均匀进行焙烧。
3.如权利要求1所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中含硼矿为硼精矿或富硼渣，将其压制成粒度为8mm-60mm的球团，之后与其他原料混合均匀进行焙烧。
4.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量的和)为0.85-1.4。
5.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中硼铁矿、硅石、碳质还原剂粉碎至粒度8mm-60mm。
6.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(2)熔炼过程中生成的煤气回收用于步骤(1)焙烧的燃料。
7.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中所述碳质还原剂是焦炭、无烟煤、烟煤、兰碳、石油焦、木炭的一种或几种。
8.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(2)中的熔炼温度控制在1650℃以上。
9.如权利要求1-3任一项所述硼硅铁合金的生产方法，其中步骤(1)中焙烧在回转窑中进行，步骤(2)中的熔炼在矿热炉中进行。
10.权利要求1-9任一项所述硼硅铁合金的生产方法生产得到的硼硅铁合金，其中硼的重量百分含量大于5.0％。
11.如权利要求10所述的硼硅铁合金，其中硼的重量百分含量大于9.0％。
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