CN1008794B

CN1008794B - 一种黄铁矿烧渣(炼铁前)的预处理方法

Info

Publication number: CN1008794B
Application number: CN 87108148
Authority: CN
Inventors: 李心广
Original assignee: Shanghai Development & Research Center Of Metallurgy Technology
Current assignee: Shanghai Development & Research Center Of Metallurgy Technology
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1990-07-18
Also published as: CN1034682A

Abstract

本发明提供了黄铁矿烧渣(炼铁前)的一种预处理方法，该法采用两级湿态磁选，选出的烧渣精矿与其他含铁物料、熔剂等混合后。焙烧成适合高炉冶炼的自熔性烧结矿或酸性球团矿。本发明流程简单、有效、可靠，投资和选矿成本低，分离富集后的黄铁矿烧渣较原始矿渣含铁量净增4-6%，含硫量可降低3/4，铁收得率达80%，而选矿比仅1.30。烧结后团矿经高炉冶炼，生铁合格率达100%，为黄铁矿烧渣的资源化开拓了广阔的前景。

Description

本发明涉及炼铁前废矿渣的预处理，特别涉及黄铁矿烧渣的精选和团矿技术。

黄铁矿烧渣（简称矿渣）是生产硫酸时排放的废弃物，含有铁及少量有色金属、稀有金属和贵金属等，是一种很有综合利用价值的原料，已引起世界各国的重视。

多年来，人们大致从以下几个方面着手：

（1）用于炼铁;

（2）从中回收铜、铅、锌等有色金属;

（3）从中提取金、银等贵重金属;

（4）用作生产水泥的助熔剂;以及

（5）生产渣砖，

对黄铁矿烧渣的治理和综合利用作了大量的开发和研究。但是，由于黄铁矿烧渣中有害物质硫的含量较高，铁的品位较低，而脉石杂物所占的比例偏高，因而可供回收、提取的资源极为有限，再加上技术经济等因素，长期以来利用率低，以致大量黄铁矿烧渣被排入江河湖海，随地堆放和侵占农田，严重地阻塞了河道，污染水系，影响环保与人民生活。

国外对黄铁矿烧渣的综合利用以日本的回转窑高温氯化焙烧法为代表，简称“光和法”，用来回收矿渣中所含的铜、铅、锌等，而将矿渣球团用于炼铁。该法对矿渣的成分和粒度要求较严，例如要求总铁量在55%以上，二氧化硅小于12%，硫小于1%，而铜、金、银（折成铜含量计）的总含量应大于0.7%，渣粒度小于325目级的应在37%以上。这种原料的资源是很有限的，而且设备投资很高，经济效益差。

西德曾在30吨/小时的GHW型热风化钢炉上以100%黄铁矿烧渣为原料，进行含碳球团的试验，以获得铁水，但至今未能作为一项技术成果予以评定和推荐。

我国用黄铁矿烧渣炼铁始于五十年代，但原渣直接掺用存在下述缺点：

（1）因含硫量高，焙烧时进入烟气，造成对大气的污染;

（2）烧结矿质量不理想;

（3）能耗及成本高。

从七十年代起，开始对黄铁矿烧渣进行选矿，所用的方法可归纳如下

1.单一弱磁选矿或分级

此种方法脱硫效果差，成本高，同时生成大量含铁量在35%以下的尾渣，成为二次废弃物和污染源，因此杭州硫酸厂等经短期使用后即停用拆除。

2.重力选矿

单一重力选矿脱硫效果有效，铁回收率仅52.09%。

3.磁化焙烧与弱磁选相结合

采用还原法对烧渣原矿预先进行磁化焙烧，以使绝大部分Fe₂O₃转化为磁性Fe₃O₄，然后用单一弱磁机选矿。此法工艺复杂，能耗及成本高，经济上不可取。

因此迄含为止还没有一种令人满意的黄铁矿烧渣综合利用的方法

本发明的目的在于提供一种简易、经济、有效的黄铁矿烧渣（炼铁前）的预处理方法，以提高矿渣含铁品位，脱除其中大部分有害物硫，使之符合高炉冶炼要求，而且不产生二次污染源。

对黄铁矿烧渣的精心研究得知，其含铁物中仅有很少量的强磁性物质Fe₃O₄，而40-45%（本专利申请文件中，包括权利要求书和摘要在内，除非另有说明，所出现的百分数均为重量百分数）为γ-Fe₂O₃（假象磁铁矿），其余约55%为非磁性的Fe₂O₃。而且因渣的粒度较细（200目以下的颗粒约占70-75%以上），铁与脉石的单体解离度达85-97%。同时，其含硫物中约80%为具有良好水溶性的硫酸盐类，其余则为非磁性的硫化铁形态。此外，化工企业排放的矿渣中还混有约20-30%含铁量很低，而含硫量较高的粗颗粒物料。上述这类矿渣由于经受过强烈的氧化和焙烧，矿粒中微孔发达，较一般铁矿表面粗糙，矿粒多孔，不利浮选，而且烧结性能较差。

针对黄铁矿烧渣的上述特点，本发明省去常规的磨矿工序，而是先筛除粗颗粒，然后采用湿态两级磁分离为主的技术手段和对策。筛除粗颗粒可提高脱硫和增铁效果，并能避免强磁机齿隙间机械堵塞。第一级弱磁选的磁场强度为1200-2000奥斯特，以回收其中强磁性含铁物γ-Fe₂O₃及Fe₃O₄，并除去易造成下一级强磁机磁性堵塞的物质。弱磁性工序排出的中矿再经磁场强度为5000-15000奥斯特的强磁机分选，获得强磁选精渣，并与第一级弱磁选精渣混合成为综合烧渣精矿。进行上述磁分离的矿渣均在稀释成一定浓度的矿浆状态下湿选，因而脱硫效果好。

经以上精选得到的烧渣铁精矿含铁达55%，主要成分符合冶金部的部颁标准。但因其呈粉状，无法直接入炉冶炼，必须先行焙烧成团块，且一举两得，一是进行两次脱硫，二是变成熟料。

焙烧用含铁物料内烧渣精矿占25%-75%，其余为铁精矿、富铁矿物或其他含铁工业废料，（如转炉黑泥等）。上述含铁混合料中熔剂的用量根据炼铁工艺要求计算加入，燃料（如焦屑、煤粉）用量对烧结矿质量至关重要，宜为3-6%（以含铁混合料为基准计的重量百分数）。烧结工艺采用常规的配料、点火烧结和闭路整粒等工序，以焙烧成符合高炉冶炼要求的自熔性烧结矿。

也可将全烧渣精矿与2-3%（以烧渣精矿的重量为基准计）的石灰粉混合后制成球团，然后焙烧成酸性球团矿。

通过本发明两级磁分离富集后的黄铁矿烧渣精矿较原始矿渣含铁量净增4-6%左右，含硫量可降低四分之三，铁收得率达80%，而选矿比仅1.30左右。精矿质量符合国家要求，并且选矿成本低，流程简单、有效、可靠，操作易于掌握，投资低。渣尾矿可供水泥业作助熔剂，无尾矿二次污染后患，达到物尽其用，全部资源化。

掺用黄铁矿烧渣精矿焙烧而成的团矿（自熔性烧结矿和酸性球团矿）是一种含铁品位高，低硫和低二氧化硅的优质烧结矿。经高炉冶炼，生铁合格率达100%，为黄铁矿烧渣的资源化开拓了广阔的前景。

以下将通过实施例对本发明作详细描述，本发明的其他优点也可从中进一步看出。

实施例1-精选

1987年1月至4月在江苏吴县钢铁厂完成近2000吨黄铁矿烧渣的精选，所用的黄铁矿烧渣购自上海硫酸厂，先后共三批，其成分分析结果示于表1。

表1 黄铁矿烧渣原矿成分

序名称主要化学成分%

号 TFe^＊FeO Mn Cu Pb Zn

Ⅰ 第一批矿渣 52.05 1.80 0.07 0.23 0.14 0.03

Ⅱ 第二批矿渣 49.54 2.51 0.08 0.26 0.043 0.03

Ⅲ 第三批矿渣 49.01 4.20 0.08 0.36 0.049 0.05

P S SiO₂Al₂O₃CaO MgO

Ⅰ 第一批矿渣 0.12 0.83 13.18 2.04 1.88 0.62

Ⅱ 第二批矿渣 0.10 1.16 8.78^＊＊2.45 3.60 0.88

Ⅲ 第三批矿渣 0.92 12.80 6.94 2.60 0.76

＊系指矿渣的总含铁量;

＊＊此值系分析误差所致，按理应大于13%。

黄铁矿烧渣先经湿筛，除去粒度为0.8毫米以上粗颗粒，然后掺水，使之成浓度为30-45%的矿浆。矿浆先经磁场强度约为1500-2000奥斯特的永磁机进行弱磁选，所排中矿再经Sh P-500型湿式强磁选机选别（由冶金部长沙矿冶研究院研制成功），磁场强度为7000-10000奥斯特。由该强磁选机选出的矿渣与上一级永磁机选出的矿渣合并为总精矿，残余部分作为尾矿处理，供建材生产。精选（即两级磁选）结果汇总于表2。选矿成本远低于一般铁精矿的出厂价格。

表2 精选结果

类矿渣取样编号矿渣含Fe% 矿渣含S%

别原矿精矿原矿精矿

Ⅰ SH-9 52.01 56.37 0.92 0.13

号 SH-10 52.61 57.16 0.82 0.11

矿 SH-15 53.85 58.52 0.60 0.16

渣 SH-17 53.75 58.84 0.77 0.21

SH-34 52.57 56.59 0.75 0.096

Ⅱ SH-59 47.52 52.99 0.86 0.16

号 SH-64 48.28 53.93 0.93 0.22

矿

渣

Ⅲ SH-40 49.21 55.34 0.94 0.23

号 SH-45 50.13 54.44 0.84 0.18

矿 SH-54 47.75 53.76 0.93 0.19

渣

续表2

类矿渣取样精选效果

别编号脱S率增Fe 铁产率铁收得率选矿比

% % % % t/t

SH-9 85.87 4.36 77.69 81.52 1.287

Ⅰ SH-10 86.59 4.55 75.13 80.75 1.331

号 SH-15 73.33 4.67 80.59 84.83 1.241

矿 SH-17 72.73 5.09 73.31 78.24 1.364

渣 SH-34 87.2 4.02 78.45 82.53 1.275

Ⅱ SH-59 81.4 5.47 73.42 82.84 1.362

号 SH-64 76.34 5.65 82.43 86.05 1.213

矿

渣

Ⅲ SH-40 75.53 6.13 74.4 81.62 1.344

号 SH-45 78.57 4.31 74.32 82.02 1.346

矿 SH-54 79.57 6.01 71.92 80.53 1.39

渣

由以上精选得到的黄铁矿烧渣精矿含铁量达到55%左右，含硫量降至0.3%以下，符合冶金部标准中规定的入炉铁矿石要求[最低含铁量不小于50%，有害杂质硫≤0.06%（一级矿）或≤0.3%（三级矿）]。

实施例2-生产自熔性烧结矿

含铁物料除包括25-75%的烧渣精矿外，顾及试验的经济性和广泛性，未采用铁矿粉或铁精矿粉，而是选用同属工业废弃物的炼钢厂转炉黑泥作配用料。所用的熔剂是白云石粉和石灰;燃料是冶金厂筛下的焦屑（也可用煤粉等），其用量约为含铁混合物料的4%。表3列出烧结用原料的化学成分，而焦屑的化学成分另列于表4。

表3 烧结用原料的化学成分

原料名称主要化学成分%

TFe S P Mn SiO₂Al₂O₃CaO MgO

Ⅰ号矿渣 57.23 0.13 0.03 0.09 11.06 2.04 0.60 0.56

精矿粉

Ⅱ号矿渣 55.50 0.28 0.05 0.08 10.60 1.63 2.24 0.86

精矿粉

Ⅲ号矿渣 54.72 0.25 0.07 0.10 10.32 1.63 1.40 0.96

精矿粉

上钢一厂 60.3 0.16 0.13 0.81 2.74 10.50 0.77

转炉黑泥

石灰 0.72 75.17 1.21

白云石粉 2.70 1.17 30.04 19.60

表4 焦屑的化学成分

焦屑主要硫灰分灰分的主要成分含量

成分 SiO₂Al₂O₃CaO MgO TFe

含量% 0.5 14.0 6.55 4.54 1.24 0.26 0.63

烧结工艺基本上与常规方法相同，所产生的自熔性烧结矿的主要性能示于表5。

表5 烧结矿性能

类别转鼓强度烧结矿主要化学成分%

（＞5mm%） TFe FeO S SiO₂Rl^＊

配比25% 82.0 55.28 8.91 0.081 6.0 1.5

配比35% 73.1 56.05 7.455 0.0435 6.9 1.16

配比75% 84.6 56.03 10.095 0.07 7.20 1.11

平均 55.79 8.82 0.065 6.7 1.26

＊二元碱度，即CaO/SiO₂

以上试验结果表明，烧结矿质量完全符合高炉冶炼要求，是一种含铁品位高的低FeO、低硫和低二氧化硅的优质烧结矿，而且经得起长期存放考验。

将本实施例的烧结矿加到吴钢2号高炉（炉容为28立方米）上，共炼得低硫生铁1000多吨，质量全部合格，一级品率占73.4%，而且炉况顺利，操作无特殊要求。

以上选矿和烧结试验期间，当地吴县环保局对厂区排放废水和环境的大气进行了全面监测，结果示于表6和表7。

表6 选矿废水监测结果

采样类别分析分析项目及结果

编号 PH 酚mg/l 硫化物mg/l

排放水 1 0.0017 未检出

尾水 2 6.5 0.015 未检出

环保标准要求 6～9 0.5 1.0

表7 烧结工艺环境大气的监测结果

分析采样点采样地点平均

厂部篮烧结烧结烧结

项目编号类别球场场南场东场北值

一 0.0283 0.0315 0.0538 0.0458 0.03985

NO₂二 0.0331 0.0235 0.0490 0.0538 0.03985

mg/m²三 0.0267 0.0554 0.0650 0.04903

（标）平均 0.0307 0.0272 0.0527 0.0549 0.04291

标准 5 5 5 5 5

一 0.0774 0.537 0.639 0.674 0.4819

SO₂二 0.0830 （一） 0.0774 0.7438 0.3014

mg/m²三 0.1398 0.168 1.695 0.6676

（标）平均 0.0802 0.3384 0.2948 1.0376 0.4378

标准 15 15 15 15 15

粉尘采样 0.845 1.985 11.879 6.285 5.2485

mg/m²标准 150 150 150 150 150

（标）

由此可见，选矿废水和烧结工艺的环境大气的有关环保指标均低于标准容许值。尾矿供建材生产。因此本发明没有后患和二次污染。

实施例3-生产酸性球团矿

以全烧渣铁精矿为原料时，宜采用下述酸性球团制块工艺：将磁选后的烧渣精矿与2-3%（以烧渣精矿的重量为基准计）的石灰粉混合，经盘式成球机制成球团，通入煤气（或外加4%焦屑）在1100-1250℃下焙烧成酸性球团矿，其性能指标示于表8，冶金性能良好。

表9 全烧渣铁精矿酸性

球团矿理化性能

TFe 51.10

主 FeO 2.49

要 CaO 5.00

成 MgO 1.40

份 SiO₂13.65

% Al₂O₃3.88

S 0.034

抗压强度，公斤/个 275.45

转鼓指数+6.3mm，% 88.75

冶低温还原粉化率-3mm，% 10.0

金 JIS还原性RI（180），% 67.98

性 JIS膨胀率，% 11.15

能

Claims

1、一种黄铁矿烧渣(炼铁前)的预处理方法，其特征在于该法包括下列步骤：

(1)用水将矿渣稀释成矿浆；

(2)将上述矿浆在1200-2000奥斯特的磁场强度下进行弱磁选；

(3)将上一步弱磁选所排中矿再在5000-15000奥斯特的磁场强度下进行强磁选。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是稀释成矿浆前先进行湿筛，除去矿渣中0.8毫米以上的粗颗粒，而所说矿浆的浓度为30-45%。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征是所说弱磁选的磁场强度为1500-2000奥斯特，所说强磁选的磁场强度为7000-10000奥斯特。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征是经强磁选分离后的矿渣再以25-75%的配比与其他含铁物料混合，并与所需的燃料和熔剂一起焙烧成烧结矿。燃料用量为含铁混合物料的3-6%。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征是经强磁选分离后的矿渣再与2-3%（以烧渣重量为基准计）的石灰粉混合后制成球团，然后在1100-1250℃下焙烧成球团矿。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征是所说其他含铁物料是铁精矿粉、富铁矿物或转炉黑泥，所说熔剂是白云石和石灰，而所说燃料是焦屑或煤粉。