CN101338361A - 一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧—浸出降磷方法 - Google Patents

一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧—浸出降磷方法 Download PDF

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张昱
陈晓鸣
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Abstract

本发明涉及一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧—浸出降磷方法，特别适应以赤铁矿、赤褐铁矿为主，伴生有磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等的铁矿石的降磷方法。采用磁化焙烧—湿法浸出降磷，对高磷铁矿石进行改性后，通过弱磁选机选别后得的铁精矿选择盐酸或者硫酸进行浸出降磷，不仅可以得到铁品位大于56％的铁精矿，同时铁精矿中磷的含量低于0.30％。

Description

一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法
一、技术领域：
本发明涉及一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，特别适应以赤铁矿、赤褐铁矿为主，伴生有磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等铁矿石的降磷方法。属于矿物加工工程技术领域
二、背景技术：
黑色金属矿选矿试验研究对加速我国钢铁工业的发展起了十分重要的作用。已有的勘探结果说明，我国的黑色金属矿石资源极为丰富。但铁矿床类型繁多，性质复杂，且常为多种成分共生。由于铁矿石大多含有可供综合利用的有用成分或应去除的有害杂质，因此绝大部分矿石都需选矿处理。我们对铁矿资源的开发利用总是遵循先富后贫、先易后难的原则。随着现代工业的高速发展，我国有限的富矿及易选的资源已逐渐枯竭。目前可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。我国铁矿资源中硫、磷、二氧化硅等有害杂质含量高且与有用矿物细粒嵌布，造成选矿难度大、效率低、产品质量差。磷是钢铁冶炼过程中主要的有害元素之一，严重影响炼钢工艺和钢材产品质量。随着冶金工业的发展和新工艺的实施，对铁精矿的质量要求越来越高，对磷的含量也有严格的限定。铁精矿高效降磷迫在眉睫。有效地回收和利用这部分矿石已成为选矿工作者主要研究课题之一。针对不同性质的含磷铁矿石，国内外专家进行了较为深入的脱磷工艺研究。目前，高磷铁矿石的降磷方法主要有选矿方法、化学方法、微生物方法及冶炼方法。
高磷铁矿脱磷是目前国内外尚未解决的一大技术难题。铁矿石中含磷过高，在炼铁和炼钢过程中，磷进入金属中，使钢冷却时变脆，严重影响生铁和钢的质量，矿产工业要求赤铁矿中磷的含量在0.20％以下。据有关资料介绍，全球有数百亿吨高磷铁矿因难以有效降磷而无法使用，我国有八个成矿区蕴藏有这种矿石，资源量超过百亿吨，我省因含磷高而尚未开发利用的铁矿资源超过两亿吨。
公知的针对高磷铁矿石降磷主要有：(1)选矿法脱磷，选矿方法往往需要细磨矿石至磷矿物和铁矿物完全解离，然后采用磁选法或浮选法进行分选。我国高磷铁矿石矿物组成比较复杂，磷矿物嵌布粒度较细，采用选矿方法脱磷存在以下问题：一是脱磷率低；二是由于细磨降低了球磨机的处理量。使磨矿成本明显增加；三是铁损失量大。因此，传统的选矿方法很难达到令人满意的效果。(2)化学法脱磷，化学方法脱磷就是以硝酸、盐酸或硫酸对矿石进行酸浸脱磷。该方法是一种较为有效的脱磷方法，而且矿石中磷矿物无须完全单体解离，只要暴露出来与浸出液接触就可以达到降磷的目的。但化学方法脱磷耗酸量大，成本高，而且容易导致矿石中可溶性铁矿物溶解，造成铁的损失。(3)微生物法脱磷，微生物脱磷主要是通过代谢产酸降低体系的pH值，使磷矿物溶解，同时代谢酸还会与ca、Mg、Al等离子螯合，形成络合物，从而促进磷矿物的溶解。(4)冶炼法脱磷，冶炼脱磷即铁水预处理脱磷。其基本原理为炼钢铁水在入转炉或电炉前，以碱性氧化物或碱性渣与铁水中的磷发生反应形成磷渣进行脱磷。此法效果非常好，但成本高昂，且冶炼脱磷在我国还处于基础研究阶段。
近年来铁矿降磷已成为国内外选矿研究的一大难题。长期以来，由于没有理想的降磷方法而使得这部分铁矿资源不能有效地利用，致使有的矿山因含磷高而停采，有的矿山因磷没有降下来而严重影响了铁精矿的质量和销路。因此有效地开发更为经济实用的新技术势在必行。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，特别是针对以赤铁矿、赤褐铁矿为主，伴生有磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等铁矿石的降磷方法。采用磁化焙烧-湿法浸出降磷，对高磷铁矿石进行改性后，通过弱磁选机选别后得的铁精矿选择盐酸或者硫酸进行浸出降磷，不仅可以得到铁品位大于56％的铁精矿，同时铁精矿中磷的含量低于0.30％。
本发明按以下步骤完成：
(1)碎矿：将矿石破碎至小于5mm；还原剂焦炭加工成小于2mm；
(2)磁化焙烧：将矿石与矿石重量的3～8％的焦炭混匀后送至焙烧炉进行磁化焙烧，铁矿石还原带的温度控制在900℃～1000℃，控制焙烧时间为10～30min，焙烧后物料通过水淬后作为磁选的原料；
(3)磨矿分级：将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入螺旋分级机，螺旋分级溢流的细度控制在小于0.074mm占70-80％；
(4)磁选阶段将分级机溢流运送至磁选机，磁选机的磁场强度在1000～1500Oe，通过磁选后所得的磁选铁精矿过滤脱水后干燥至水分含量为5wt％以下；
(5)浸出降磷：将干燥后的铁精矿与两倍矿石重量的酸液混合搅拌浸出10～30min后。将浸出液过滤后再补加盐酸或者硫酸返回浸出循环使用，将浸出渣漂洗后脱水干燥得含铁56～65％，含磷低于0.30％的铁精矿。所述的酸液为5～12wt％的盐酸或者10～20wt％的硫酸。
与公知技术相比的优点及积极效果
可以得到铁品位大于58％，磷含量低于0.30％，铁回收率大于75％的流程选矿指标，此外，针对同时含硫或者同时含硫及砷的赤铁矿、赤褐铁矿，同样也得到理想的铁精矿产品，铁精矿中的硫含量低于0.20％，砷含量低于0.04％。为国内难选含杂高的铁矿石资源的开发和利用开辟了一条新思路。
四、附图说明：
图1是本发明的工艺流程图。
五、具体实施方式
实施例一：原料来自四川某地区，将矿石破碎至-3mm以下，同时加上原料重的5％焦炭(粒度-1mm)混匀后，将混匀后的物料在焙烧炉中进行磁化焙烧，焙烧温度900℃，焙烧时间15min，焙烧后的物料进行水淬后经磨矿分级(-0.074mm占70％)，分级机溢流进入磁场强度为1200Oe的永磁磁选机磁选后得磁选铁精矿，将磁选铁精矿经过滤脱水干燥后与浓度10wt％盐酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出15min，将浸出液取出进行集中处理，浸出渣漂洗三次后经过滤脱水干燥后得铁精矿。可以得到铁品位59.98％，含磷0.13％，铁回收率79.99％的铁精矿产品选矿指标。原料铁物相分析见表1，原料主要金属化学成分分析见表2，选矿产物指标见表3。
表1原矿铁物相分析
项目 TFe(％)   磁性铁之Fe   碳酸铁之Fe   黄铁矿之Fe   硅酸铁之Fe   褐铁矿之Fe   赤铁矿之Fe   其它铁之Fe
  含量   38.93   0.13   0.22   1.00   0.33   4.22   32.98   0.05
表2原矿主要金属化学成分分析
  项目   Fe   S   P   As(10-6)   CaO   Al2O3   MgO   SiO2
  含量(％)   38.93   0.11   0.84   112.11   0.56   3.22   1.68   9.22
表3选矿产物指标
Figure A20081005880100051
Figure A20081005880100061
实施例二：试验矿样来自云南某地区，试样主要以赤铁矿石为主，试样呈粉状，粒度比较细，容易泥化，将矿石破碎至-5mm以下，同时加上8％焦炭(粒度-1mm)混匀后，将混匀后的物料在焙烧炉中进行磁化焙烧，焙烧温度950℃，焙烧时间20min，焙烧后的物料进行水淬后经磨矿分级(-0.074mm占70.12％)，分级机溢流进入磁场强度为1000Oe的永磁磁选机磁选后得磁选铁精矿，将磁选铁精矿经过滤脱水干燥后与浓度12wt％的盐酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出15min，将浸出液取出进行集中处理，浸出渣漂洗三次后经过滤脱水干燥后得铁精矿，可以得到铁品位61.24％，含磷0.12％，铁回收率79.99％的铁精矿产品选矿指标。原料铁物相分析见表4，原料主要金属化学成分分析见表5，选矿产物指标见表6。
表4原料铁物相分析
项目 TFe(％)   磁性铁之Fe   碳酸铁之Fe   黄铁矿之Fe   硅酸铁之Fe   褐铁矿之Fe   赤铁矿之Fe   其它铁之Fe
  含量   45.23   0.13   1.03   0.24   0.33   30.29   11.16   2.05
表5原料主要金属化学成分分析
  项目   Fe   S   P   As(10-6)   CaO   Al2O3   MgO   SiO2
  含量(％)   45.23   0.13   0.86   123.23   0.46   0.33   0.68   7.98
表6选矿产物指标
Figure A20081005880100062
实施例三：试验矿样来陕西某地的高磷赤褐铁矿，试样呈块状，硬度比较大，原矿嵌布粒度比较细，呈致密状，属于难碎易磨矿石，但磨矿过程中又容易产生泥化现象，将矿石破碎至-3mm以下，同时加上6％焦炭(粒度-1mm)混匀后，将混匀后的物料在焙烧炉中进行磁化焙烧，焙烧温度1000℃，焙烧时间10min，焙烧后的物料进行水淬后经磨矿分级(-0.074mm占75.12％)，分级机溢流进入磁场强度为1200Oe的永磁磁选机磁选后得磁选铁精矿，将磁选铁精矿经过滤脱水干燥后与浓度20wt％的硫酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出20min，将浸出液取出进行集中处理，浸出渣漂洗三次后经过滤脱水干燥后得铁精矿，可以得到铁品位62.94％，含磷0.18％，铁回收率81.99％的铁精矿产品选矿指标。原料铁物相分析见表7，原料主要金属化学成分分析见表8，选矿产物指标见表9。
表7原料铁物相分析
项目 TFe(％)   磁性铁之Fe   碳酸铁之Fe   黄铁矿之Fe   硅酸铁之Fe   褐铁矿之Fe   赤铁矿之Fe   其它铁之Fe
  含量   43.22   1.00   0.24   0.53   2.98   24.98   11.81   1.68
表8原料主要金属化学成分分析
  项目   Fe   S   P   As(10-6)   CaO   Al2O3   MgO   SiO2
  含量(％)   43.22   0.16   0.983   111.04   0.52   1.03   1.11   8.14
表9选矿产物指标
Figure A20081005880100071

Claims (4)

1、一种高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，其特征在于：其按以下步骤完成：
(1)碎矿：将矿石破碎至小于5mm；还原剂焦炭加工成小于2mm；
(2)磁化焙烧：将矿石与矿石重量的3～8％的焦炭混匀后送至焙烧炉进行磁化焙烧，铁矿石还原带的温度控制在900℃～1000℃，控制焙烧时间为10～30min，焙烧后物料通过水淬后作为磁选的原料；
(3)磨矿分级：将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入螺旋分级机，螺旋分级溢流的细度控制在小于0.074mm占70-80％；
(4)磁选：将分级机溢流运送至磁选机，磁选机的磁场强度在1000～1500Oe，通过磁选后所得的磁选铁精矿过滤脱水后干燥至水分含量为5wt％以下；
(5)浸出降磷：将干燥后的铁精矿与两倍矿石重量的酸液混合搅拌浸出10～30min，将浸出液过滤后再补加盐酸或者硫酸返回浸出循环使用，将浸出渣漂洗后脱水干燥得含铁56～65％，含磷低于0.30％的铁精矿，所述的酸液为5～12wt％的盐酸或者10～20wt％的硫酸。
2、根据权利要求1所述的高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，其特征在于：原料含Fe 38.93wt％，含P 0.84wt％，破碎至-3mm，加原料重的5％焦炭，焙烧温度900℃，焙烧时间15min，焙烧后的物料水淬后再经磨矿分级至-0.074mm占70％，磁场强度为1200Oe，磁选铁精矿与浓度10wt％盐酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出15min。
3、根据权利要求1所述的高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，其特征在于：原料含Fe 45.23wt％，含P 0.86wt％，破碎至-5mm，加原料重的8％焦炭，焙烧温度950℃，焙烧时间20min，磁场强度为1000Oe，磁选铁精矿与浓度12wt％盐酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出15min。
4、根据权利要求1所述的高磷赤铁矿赤褐铁矿磁化焙烧-浸出降磷方法，其特征在于：原料含Fe 43.22wt％，含P 0.983wt％，破碎至-3mm，加原料重的6％焦炭，焙烧温度1000℃，焙烧时间10min，磁场强度为1200Oe，磁选铁精矿与浓度20wt％硫酸配上两倍干矿重的水后搅拌浸出15min。
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