CN100494421C - 铁矿石焙烧工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁矿石焙烧工艺方法，步骤为：(1)、检测、调整铁矿石中菱铁矿FeCO₃与赤铁矿Fe₂O₃的重量比，若铁矿石中菱铁矿FeCO₃含量低，则加入菱铁矿FeCO₃，使菱铁矿与赤铁矿重量比值大于或等于0.725；(2)、将铁矿石或铁矿石与菱铁矿的混合矿石破碎，过筛，选取粒度在10-75mm的矿石；(3)、在720℃至900℃下焙烧，焙烧负压大于100mm水柱。本发明的铁矿石焙烧工艺方法，菱铁矿磁化焙烧无需外加还原剂，在中性气氛条件下便可实现，并放出还原性气体CO作为赤铁矿磁化焙烧的还原剂；省略外加还原剂的工序，节省了还原剂，如煤粉等的用量，降低了焙烧成本。能很好地利用较难处理的赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型铁矿石的，从技术上、理论上为开发綦江铁矿石提供了依据。

Description

铁矿石焙烧工艺方法

技术领域

本发明涉及一种铁矿石的焙烧工艺方法，尤其是赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型铁矿石的焙烧工艺方法。

背景技术

在重庆市綦江县境内，储藏着一种赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型铁矿石(本文称之为綦江铁矿石)，曾经供给重庆钢铁(集体)有限公司使用。綦江铁矿石属酸性高硅低硫含磷铁矿石，矿石自然类型为赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型矿石；以其矿石中铁的赋存状态复杂，多种矿物共生，矿嵌布粒度极为细少难以单体解离和铁精矿脱水难等特点而闻名于世。为开发利用这部份资源，重钢曾于六十年代初至七十年代末，累计投入试验经费100余万元，先后委托数家冶金矿山研究院，开展磁、重、浮选矿试验研究，并相继在綦江铁矿建设投厂平硐重介质选矿厂和麻柳滩天然气焙烧磁选厂，但皆因矿石结构复杂，难磨难选难脱水而被迫停厂、停用。綦江铁矿石性质主要为：一、矿物组成复杂，多种矿物共生。矿石新鲜面在肉眼下多显灰黑色～深黑色，具有致密块状构造，部分呈条带状、豆状、角砾状、稀疏浸染状或斑杂状构造。经镜下观察、X射线衍射分析和扫描电镜分析，矿石中铁矿物种类较多，除菱铁矿以外，其次是赤铁矿，另有少量磁铁矿、半假象赤铁矿和褐铁矿。金属硫化物含量极低，仅见黄铁矿零星分布。脉石矿物以石英为主，其次是叶绿泥石、鲕绿泥石、伊利石和磷灰石。其它微量矿物包括方解石、白云石、斜长石、黑云母、白云母、锆石、金红石和绿帘石。二、嵌布粒度极为细少，难以单体解离。二、1、赤铁矿和褐铁矿：赤铁矿和褐铁矿分布较广泛，产出形式较为复杂，概括起来大致可分为两种形式。①呈豆状集合体出现，内部裂隙常见，少数集合体具有生物结构。部分集合体中因泥质成分含量较高，沿边缘可见褐铁矿交代，粒度0.3～1.0mm不等。②呈不规则状或细脉状沿石英碎屑粒间充填，构成极为复杂的交生关系，同时亦可作为胶结物沿豆状磁铁矿或豆状赤铁矿集合体粒间分布。粒度变化较大，粗者可至0.3mm，细小者仅0.01mm左右，一般0.02～0.2mm。上述两种产出形式的赤铁矿中，数量上以第一种为主，二者矿物含量比大致为65:35。分属不同成因的产物，前者由豆状磁铁矿经假象赤铁矿化形成的，其嵌布特征较为简单。后者则与热液交代或风化淋滤作用有关。由于与脉石矿物交生关系复杂，后一种形式的赤铁矿即使细磨亦很难获得充分解离。二、2、菱铁矿：菱铁矿常呈自形、半自形粒状。颜色变化较大，以黄褐色为主，其次为红褐色、黄绿色和黑褐色。分为原生和次生两种，前者常呈微细粒和中细粒产出。其中微细粒菱铁矿主要以基质的形式出现，结晶粒度一般0.005～0.04mm，集合体粒度粗者大于1.0mm，细小者小于0.05mm，一般0.1～0.5mm，在微细粒菱铁矿粒间常广泛分布棱角状或次棱角状的石英碎屑，其中石英碎屑粒度粗细不均匀，细小者小于0.01mm，一般0.02～0.05mm，个别粗者大于0.3mm。局部石英矿屑较为富集，甚至向铁质砂岩过渡，此时菱铁矿多以胶结物的形式存在，或呈星散状不均匀嵌布。次生菱铁矿通常结晶程度较高，粒度较粗，多呈不规则团块状或细脉状沿矿石孔洞及裂隙充填交代微细粒或中细粒菱铁矿。部分微细粒菱铁矿呈球粒状或鲕状集合体出现，鲕核常由细小的鳞片状绿泥石和微细粒石英碎屑组成，即使细磨亦很难将其解离。二、3、脉石矿物：主要是石英，其次为绿泥石、伊利石和磷灰石。其中石英分布广泛，常呈碎屑状包裹于部分豆状磁铁矿和赤铁矿中，部分则呈碎屑状与菱铁矿交生，粒度大小不一，细小者小于0.01mm，一般0.02～0.1mm，个别可至0.3mm左右。绿泥石常为细鳞片状，集合体为不规则状，多沿菱铁矿粒间充填或作为鲕核包裹在菱铁矿内部，局部较为富集而成为菱铁矿的嵌布基底，集合体粒度变化较大，小者小于0.02mm，一般0.05～0.5mm，部分可至1.0mm左右。磷灰石分布广泛，常呈细小的粒状见于菱铁矿粒间分布，粒度大多在0.002～0.05mm之间，极少见粒度更粗者，分布特点一是粒度细小；二是与菱铁矿的关系极为密切，即使采用细磨工艺亦很难使其解离。三、滤饼含水高，铁精矿脱水难。綦江铁矿麻柳滩天然气焙烧磁选厂在七十年代试生产期间，采用永磁真空外滤式过滤机，铁精矿滤饼水份平均为18％，最高达21.30％，由于铁精矿滤饼水份高，生产难以正常进行。曾邀请冶金部脱水专家来矿组织技术攻关，但由于铁精矿存在着孔隙水和磁团聚包裹水，且极易形成结垢堵塞过滤布毛细孔等原因而未果。

綦江铁矿石因以上特点，采用现有技术无法焙烧处理，长期得不到开采和使用，使宝贵的自然资源闲置，不能将资源优势转化为经济优势。同时，重庆钢铁(集体)有限公司又需要大量的铁矿石，每年需要花费很大数额的金钱购买外地铁矿石，再花费大笔的运费将外地铁矿石运回厂区。

发明内容

本发明针对现有技术无法对綦江铁矿石焙烧处理，綦江铁矿石长期得不到开采和使用的不足，提供一种焙烧处理方法，能有效对赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型铁矿石进行焙烧处理，提供钢铁厂使用的合格的、优质焙烧矿。

本发明的焙烧处理方法：一种铁矿石焙烧工艺方法，步骤为：(1)、检测、调整铁矿石中菱铁矿FeCO₃与赤铁矿Fe₂O₃的重量比，若铁矿石中菱铁矿FeCO₃含量低，则加入菱铁矿FeCO₃，使菱铁矿与赤铁矿重量比值大于或等于0.725；(2)、将铁矿石或铁矿石与菱铁矿的混合矿石破碎，过筛，选取粒度在10—75mm的矿石；(3)、在720℃至900℃下焙烧，焙烧负压大于100mm水柱。

菱铁矿与赤铁矿重量比值大于1。

本发明的铁矿石焙烧工艺方法，相对于现有技术，具有如下特点：

1、菱铁矿磁化焙烧无需外加还原剂，在中性气氛条件下便可实现，并放出还原性气体CO作为赤铁矿磁化焙烧的还原剂。不需要外加还原剂，在中性气氛下，就能实现菱铁矿与赤铁矿磁化焙烧；省略外加还原剂的工序，节省了还原剂，如煤粉等的用量，降低了焙烧成本。

2、能很好地利用赤(褐)铁矿—菱铁矿混合型铁矿石的，从技术上、理论上为开发綦江铁矿石提供了依据。

3、焙烧效果好，提供质量稳定、符合炼铁需要的焙烧矿。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明

图1原矿在中性密闭气氛(氮气环境)中的差热—热重(TGA—DTA)曲线。

图2矿石焙烧试验流程

图3綦江式铁矿石焙烧工业试验流程

具体实施方式

本发明的焙烧处理方法是：一种铁矿石焙烧工艺方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、检测、调整铁矿石中菱铁矿FeCO₃与赤铁矿Fe₂O₃的重量比，若铁矿石中菱铁矿FeCO₃含量低，则加入菱铁矿FeCO₃，使菱铁矿与赤铁矿重量比值大于或等于0.725；(2)、将铁矿石或铁矿石与菱铁矿的混合矿石破碎，过筛，选取粒度在10—75mm的矿石；(3)、在720℃至900℃下焙烧，焙烧负压大于100mm水柱；

菱铁矿与赤铁矿重量比值大于1。

本发明的技术依据，①差热分析：

如图1所示，为差热—热重仪Netzsch测得原矿在中性密闭气氛(氮气环境)中的差热—热重(TGA—DTA)曲线。

结果表明：随着温度的升高，曲线ABC段表示褐铁矿吸热、脱水分解，重量开始减轻，其化学方程式如下所示：

2Fe₂O₃·3H₂O＝2Fe₂O₃+3H₂O-Q₁

曲线DEF段表示菱铁矿吸热分解，生成FeO，FeO性质相当活泼，不稳定，被自身分解产生的CO₂快速氧化生成强磁性矿物Fe₃O₄，析出CO、CO₂混合气体，矿石失重，FeO氧化放出大量的热，反应方程式如下所示：

              FeCO₃＝FeO+CO₂-Q₂

              3FeO+CO₂＝Fe₃O₄+CO+Q₃

总反应方程式：3FeCO₃＝Fe₃O₄+CO+2CO₂-Q₄

曲线FGH段表示赤铁矿被CO还原生成强磁性矿物—Fe₃O₄，化学反应方程式如下：

                  3Fe₂O₃+CO＝2Fe₃O₄+CO₂-Q₅

二者总反应方程式：FeCO₃+Fe₂O₃＝Fe₃O₄+CO₂-Q₆

②反应机理

由工艺矿物学研究可知：该矿样为赤铁矿—菱铁矿混合型矿石。在中性气氛(不外加还原剂，比如煤粉)条件下，菱铁矿磁化焙烧化学反应方程式为：      FeCO₃→FeO+CO₂

            3FeO+CO₂→Fe₃O₄+CO

其总反应式为3FeCO₃→Fe₃O₄+2CO₂+CO

而赤铁矿磁化焙烧化学反应方程式为：

                   3Fe₂O₃+CO→2Fe₃O₄+CO₂

二者总反应方程式为：FeCO₃+Fe₂O₃→Fe₃O₄+CO₂

由以上反应式可知：赤铁矿磁化焙烧必须要有还原剂，而菱铁矿磁化焙烧无需外加还原剂，在中性气氛条件下便可实现，并放出还原性气体CO作为赤铁矿磁化焙烧的还原剂。从理论上分析，菱铁矿与赤铁矿的物质重量的比值大于或等于1，即重量比值只要达到0.725及以上，该矿石便可实现中性磁化焙烧的顺利进行，而实际矿石菱铁矿与赤铁矿重量比值为1.27，大于0.725。

图2为矿石焙烧试验流程。

实施例1，调整菱铁矿与赤铁矿重量比，按照菱铁矿与赤铁矿重量比值大于1的比例混合，实际比值为1.1左右；称取-2mm矿石1.2kg，装入金属容器，待电阻炉温度升到设定温度时放入焙烧炉膛内，当炉温升到设定温度后，再记录焙烧时间，进行磁化焙烧，到设定时间后，取出容器并迅速用水封冷却，焙烧矿经冷却后，再按50％的浓度进行磨矿(细度-0.043mm98.54％)，分样，取约20g小样做磁选管试验，检验焙烧矿中强磁性铁矿物的含量，以检测焙烧矿的质量。

得到试验指标如下：

试验指标表(％)            表1

试验结论：该矿石采用该焙烧工艺方法是切实可行的。在中性气氛条件下，控制焙烧温度838℃，焙烧时间90min，水冷出炉，即可获得比较优质的焙烧矿。

实施例2，(1)、在綦江铁矿平硐矿区和白石潭矿区井下按2∶1的比例，分别采取平硐矿样600吨，石潭矿样300吨共900吨。菱铁矿与赤铁矿重量比值大约在1.05至1.25之间。经混匀破碎、筛分至75-15mm和15-0mm两个粒级，75-15mm入炉焙烧，入炉矿铁品位41.08％，烧失21.83％，矿样具有较好的代表性。菱铁矿与赤铁矿混合破碎筛分，加工至0—15mm和15—75mm两个粒级，15—75mm粒级入焙烧炉，铁矿石在炉内预热带经预热后靠自重下落进入加热带，在加热带(780℃)完成分解反应后进入底部冷却带，由排矿辊、搬出机排出炉外给入产品运输皮带机，0—15mm粒级粉矿从振动筛下经溜槽排出。

(2)、试验炉型及操作条件

试验炉型为綦江铁矿自行研究设计的綦江式焙烧炉，其试验操作条件为：燃烧室温度1070℃，加热带温度806℃，预热带温度425℃，焙烧负压大于100mm水柱(焙烧炉的燃烧室内因抽风而产生的负压)。

(3)、试验时间

试验时间共5天，其中调整焙烧炉操作条件2天，连续稳定试验3天。

(4)、取样分析制度

为保证试验过程中的矿样代表性，取样间隔时间为1小时取样一次，每班取样8次合并为一个化验分析样品。

(5)、试验流程

将白石潭矿区所采集试样运至平硐焙烧车间，按平硐矿区试样：白石潭矿区井试样＝2：1的比例，经检测其菱铁矿与赤铁矿重量比值大于1；用人工给料的方法给入破碎筛分系统，达合格粒级入炉焙烧，试验流程见图3所示，参见图3。

(6)、试验结果

①台时处理量和焙烧矿产量

台时处理量7.65吨/台.时，焙烧矿产量5.98吨/台.时。

②煤耗：连续稳定试验期间耗烟煤16吨，产焙烧矿430.11吨，煤耗37Kg/吨焙烧矿。

③电耗：连续稳定试验期间耗电3720Kw.h，产焙烧矿430.11吨，电耗8.65Kw.h/吨焙烧矿。

④试验指标：入炉矿品位41.08％，烧失21.83％，焙烧矿品位51.42％。焙烧矿在磁场强度1200奥斯特，磨矿细度-200目的条件下，经磁选管选别，铁精矿品位56.44％，精矿产率51.80％，金属回收率56.86％。

从上述实施例可知：

(1)、试验室小型试验和工业试验均表明：綦江式铁矿石采用焙烧工艺是切实可行的。在中性气氛条件下，控制焙烧温度820℃，经水冷后排出炉外，即可获得比较优质的焙烧矿。

(2)、试验室试验指标为：入炉矿品位40.39％，烧失18.96％，焙烧矿品位51.75％。

(3)、工业性试验指标为：入炉矿品位41.08％，烧失21.83％，焙烧矿品位51.42％。

(4)、根据綦江式铁矿石中铁的赋存状态复杂，多种矿物共生，矿嵌布粒度极为细少难以单体解离和铁精矿脱水难等特点，采用焙烧工艺获得铁品位>50％的焙烧矿，供重钢集团股份公司炼铁厂，在技术上是可行的，是处理綦江式难选铁矿石的一种行之有效的方法。

菱铁矿与赤铁矿的混合矿石破碎、过筛等，都有具体的工艺参数，不同类型、大小的焙烧炉的工艺参数有差异。对铁矿石破碎、过筛等作为现有技术，在此不详述。

Claims (1)

1、一种铁矿石焙烧工艺方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、检测、调整铁矿石中菱铁矿FeCO₃与赤铁矿Fe₂O₃的重量比，若铁矿石中菱铁矿FeCO₃含量低，则加入菱铁矿FeCO₃，使菱铁矿与赤铁矿重量比值大于1.0；(2)、将铁矿石或铁矿石与菱铁矿的混合矿石破碎，过筛，选取粒度在10—75mm的矿石；(3)、在720℃至900℃下焙烧，焙烧负压大于100mm水柱。

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