CN102634622A - 采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法 - Google Patents

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唐竹胜
陶立群
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Abstract

采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，属于冶金技术领域。本发明按以下步骤进行：将铁矿石粉、还原剂、助剂、粘结剂均匀搅拌后，再喷洒水压成砖块，再在矿粉砖块表面喷涂耐火涂料层，进行烘干；将喷涂、烘干后的矿粉砖块均匀摆放在窑车面上，砖块下面铺上原剂或耐火粉料，进入窑炉，在1150℃～1200℃温度下进行还原反应，还原时间为1.5～4h；还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；将砖块物料破碎、打磨、磁选获得高品位金属铁粉，将金属铁粉，冷压金属冷压球。本发明抛弃了矿石选矿、球团烧结和煤碳水洗、焦化再到高炉冶炼的复杂、繁琐等工序，提高了铁矿的回收率，少了大量的废气排放。

Description

采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离出高品位金属铁的方法。
背景技术
我国是世界第一大钢产量国，2011年钢产量突破7亿吨，年需要废钢9000多万吨，还原铁需求量为500万吨。我国年进口还原铁300万吨，而还原铁(海绵铁)年产量仅为60万吨。我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源97％以上，但每年需要从国外进口6亿吨的铁矿石，国内大量的低贫呆矿没有得到很好的开发。另外，我国每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰、氧化铝赤泥等含铁废料产生。现在，我国是一个非焦煤储量丰富的国家，焦煤资源日益贫乏，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。提高还原铁的产量及开发我国大量的低贫呆矿使其资源化迫在眉睫。
我国目前年生产的60万吨还原铁(海绵铁)，主要是由200余条隧道窑法生产的。在我国，煤基隧道窑罐式法生产还原铁(海绵铁)走过30年的历史，其工艺技术比较稳定、成熟，小项目分布相对比较普遍。但因传统的煤基隧道窑罐式法，必须采用昂贵的耐火罐；同时具有能耗高；还原时间长；劳动力消耗高；产品质量低下等原因，造成生产成本高、销路不畅等实际问题。目前造成煤基隧道窑法还原铁生产停顿状态。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，本发明按照以下步骤进行：
(1)将铁矿石粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝(59.5～64.5)∶(23～28)∶(12～15)∶(0.5～1.0)均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成(100～300)×(100～400)×(50～120)mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.0～1.5mm厚的耐火涂料层，进行烘干；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右10～20mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，矿粉砖块下面铺上8～10mm的还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)使窑车进入窑炉，在1180～1220℃下进行还原反应，还原时间为1.5～4h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)将砖块物料破碎成0～50mm的小块，再打磨成-160目，然后进行磁选，磁场强度为2000～3200Gs，磁选后获得出TFe≥90％、ηFe≥93％、回收率≥93％的高品位金属铁粉，尾矿中TFe≤4.0％；
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。
上述铁矿石粉为赤铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿、菱铁矿、钒钛磁铁矿、红土镍矿、硼铁矿、锰铁矿、除尘污泥、硫酸渣、铅锌渣、铜渣、氧化铝赤泥。
上述耐火涂料为普通粘土粉和高铝生料粉配加适量的水调制成糊状物，其中按质量百分比普通粘土粉∶高铝生料粉＝1∶1。
上述耐火粉料为普通耐火土或者高铝生料粉。
本发明采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离出金属铁的方法，所采用的窑炉为本公司独自研发的直接还原铁的窑炉设备或者是普通的隧道窑。本还原技术对还原窑炉适应性强，彻底去掉了昂贵的耐火罐。还原窑炉的燃烧方式比较灵活，可以采用煤气、天然气或液化气进行燃烧加温，也可以直接采用喷煤进行燃烧加温。本发明抛弃了矿石选矿、球团烧结和煤碳水洗、焦化，再到高炉冶炼的复杂、繁琐等工序，同时提高了铁矿的回收率，获得可观的经济效益，也减少了大量的废气排放。实现了“非焦”炼铁，同时也促进了短流程炼钢的发展。
附图说明
图1为采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁工艺流程图.
具体实施方式
下面将通过不同实施例来描述本发明。本发明不局限于这些实施例中，可以再前述制造方法范围内加以调整实施。
下述实施例中耐火涂料为普通粘土粉和高铝生料粉配加适量的水调制成糊状物，其中按质量百分比普通粘土粉∶高铝生料粉＝1∶1。
所采用的粘结剂为市购高分子粘结剂，其主要成分为羧甲基纤维素钠(CMC)，或者是腐植酸钠。
实施例1
采用TFe＝56.46％的内蒙硫酸渣还原分离金属铁，按照以下步骤进行：
(1)将硫酸渣粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝64∶23∶12∶1均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成230×115×65mm mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.5mm厚的耐火涂料层，再在150℃的烘干窑内进行烘干4h；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右10～20mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，230×115mm面朝下，砖块下面铺上10mm还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)进22.5m的还原窑炉还原，还原温度为1180℃，还原时间为4h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)先用颚式破碎机砖块物料破碎成0～50mm的小块，再经立式锥形磨机打磨成-160目，然后进行湿式磁选机进行磁选(磁场强度为2000～3200Gs)，磁选后获得高品位金属铁粉；
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。
所得到产品抽样指标如表1所示：
表1  所得到产品抽样指标
Figure BDA0000154433070000031
实施例2
采用TFe＝45.46％的湖南鲕状赤铁矿还原分离金属铁，按照以下步骤进行：
(1)将湖南鲕状赤铁矿粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝59.5∶25∶15∶0.5均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成100×100×120mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.0mm厚的耐火涂料层，再在150℃的烘干窑内进行烘干4h；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右10mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，砖块下面铺上8mm还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)马弗炉开始加温还原，还原温度为1160℃，还原时间为1.5h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)先用颚式破碎机砖块物料破碎成0～50mm的小块，再经立式锥形磨机打磨成-160目，然后进行湿式磁选机进行磁选(磁场强度为2000～3200Gs)，磁选后获得高品位金属铁粉磁选后获得出TFe＝91.37％、ηFe＝95.34％、MFe＝87.11％、回收率＝95.12的高品位金属铁粉，尾矿中TFe≤4.0％。
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。
实施例3
采用TFe＝40.26％的临江羚羊石铁矿还原分离金属铁，按照以下步骤进行：
(1)将临江羚羊石铁矿粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝60∶27∶12.8∶0.8均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成300×400×50mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.0mm厚的耐火涂料层，再在150℃的烘干窑内进行烘干4h；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右15mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，砖块下面铺上10mm还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)进22.5m的还原窑炉还原，还原温度为1180℃，还原时间为2h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)先用颚式破碎机砖块物料破碎成0～50mm的小块，再经立式锥形磨机打磨成-160目，然后进行湿式磁选机进行磁选(磁场强度为2000～3200Gs)，磁选后获得高品位金属铁粉磁选后获得出TFe＝90.98％、ηFe＝95.81％、MFe＝87.17％、回收率＝94.79％的高品位金属铁粉，尾矿中TFe≤4.0％。
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。
实施例4
采用TFe＝68.18％的新疆铁矿粉还原分离金属铁，按照以下步骤进行：
(1)将临江羚羊石铁矿粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝59.5∶27.5∶12.5∶0.5均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成200×250×60mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.0mm厚的耐火涂料层，再在150℃的烘干窑内进行烘干4h；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右15mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，砖块下面铺上10mm还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)进68m的隧道窑炉还原，还原温度为1200℃，还原时间为2h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)先用颚式破碎机砖块物料破碎成0～50mm的小块，再经立式锥形磨机打磨成-160目，然后进行湿式磁选机进行磁选(磁场强度为2000～3200Gs)，磁选后获得高品位金属铁粉磁选后获得出TFe＝92.11％、ηFe＝94.43％、MFe＝86.98％、回收率＝94.79％的高品位金属铁粉，尾矿中TFe≤4.0％。
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。

Claims (4)

1.采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)将铁矿石粉、还原剂、助剂、粘结剂按质量比铁矿石粉∶还原剂∶助剂∶粘结剂＝(59.5～64.5)∶(23～28)∶(12～15)∶(0.5～1.0)均匀搅拌后，再喷洒一定量的水，使总水份控制在5.0～6.0％，然后采用压砖机压制成(100～300)×(100～400)×(50～120)mm左右的砖块，再在矿粉砖块表面喷涂一层1.0～1.5mm厚的耐火涂料层，进行烘干；所述还原剂为碳粉优质无烟煤，其中各成分质量百分比为：固定碳65-68％，挥发份0-15％，灰份0-20％；所述助剂为按质量百分比为：氧化钙35.0％，芒硝10.0％，氟化钙55.0％的均匀混合物；
(2)将喷涂、烘干后的矿粉砖块按前后左右10～20mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，矿粉砖块下面铺上8～10mm的还原剂或耐火粉料，防止砖块与窑车还原时发生粘连；
(3)使窑车进入窑炉，在1150～1200℃下进行还原反应，还原时间为1.5～4h；
(4)将还原生产出的砖块物料，冷却到200℃后卸料；
(5)将砖块物料破碎成0～50mm的小块，再打磨成-160目，然后进行磁选，磁场强度为2000～3200Gs，磁选后获得出TFe≥90％、ηFe≥93％、回收率≥93％的高品位金属铁粉，尾矿中TFe≤4.0％；
(6)将金属铁粉真空过滤，再采用强力压球机将金属铁粉，冷压成￠25～￠45mm、密度≥4.5t/m3的金属冷压球。
2.根据权利要求1所述的采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，其特征在于所述铁矿石粉为赤铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿、菱铁矿、钒钛磁铁矿、红土镍矿、硼铁矿、锰铁矿、除尘污泥、硫酸渣、铅锌渣、铜渣、氧化铝赤泥。
3.根据权利要求1所述的采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，其特征在于所述耐火涂料为普通粘土粉和高铝生料粉配加适量的水调制成糊状物，其中按质量百分比普通粘土粉∶高铝生料粉＝1∶1。
4.根据权利要求1所述的采用难选矿、复合矿和含铁废料还原分离金属铁的方法，其特征在于所述的耐火粉料为普通粘土或者高铝生料粉。
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