CN101524667B

CN101524667B - 粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法

Info

Publication number: CN101524667B
Application number: CN2009100607757A
Authority: CN
Inventors: 张汉泉; 陈智
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: CN101524667A

Abstract

本发明涉及一种粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法。粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，其特征在于它包括如下步骤：1)脱水干燥：将粒度≤2.0mm、水分含量≤10％的粉状低品位氧化铁矿石在翻动状态下，在473～573K进行脱水干燥4～6分钟；2)预热、焙烧：脱水干燥后的物料在翻动状态下，在大于脱水干燥温度并小于焙烧温度下预热10～15分钟；预热后的物料在翻动状态下，在焙烧温度为773～1023K下焙烧5～10分钟；预热、焙烧均在CO还原气氛下进行；3)冷却：焙烧后的物料在翻动状态下进行冷却；脱水干燥、预热、焙烧、冷却均在同一反应炉内完成；4)冷却后的物料排入水池淬冷；5)粉磨；6)进行磁选分离，得到铁精矿产品。该选矿工艺简单、效率高，能获得高品质的铁精矿。

Description

粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法

技术领域

本发明属于冶金、材料领域，具体涉及一种粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法。

背景技术

我国是一个铁矿资源严重不足的国家，铁矿用量对外依存度高达54％。我国铁矿石查明资源总储量607亿吨，平均含铁30-35％，属贫铁矿石，其中目前由于复杂难选而暂难利用的铁矿资源储量124亿吨，占总储量的21％。这部分矿石中有相当大一部分的采矿条件好，初期均可露天采矿，只是因为选矿困难而不能被开发利用，属于该类矿石的有菱铁矿、褐铁矿、微细粒赤铁矿，鲕状赤褐铁矿等。不仅含铁低，粒度嵌布细，还伴生大量物理、化学性质与其相近的含铁硅酸盐等脉石矿物，造成分选难度很大。为了合理开发利用这些矿产，往往采用复杂的选矿工艺，多段分选。但因为原矿品质差，不仅很难得到高质量的铁精矿，而且还产生占原矿25％～45％的难选中矿。这些中矿含铁30％(wt％)左右，虽多次精选也不能达到产品质量要求，这些难选中矿的处理是目前我国铁矿选矿的一个重大难题，弃之可惜，收之不能。若将其选入铁精矿，则大幅度降低铁精矿品位，影响炼铁成本；若将其丢入尾矿中，则铁的损失太高，造成资源浪费。由于选矿技术没有取得突破性进展，目前这些难选中矿只好丢弃在尾矿库，从而导致选矿总回收率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，该选矿方法简单、效率高，能获得高品质的铁精矿。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)脱水干燥：将粒度≤2.0mm、水分含量≤10％(质量)的粉状低品位氧化铁矿石在翻动状态下，在473～573K温度进行脱水干燥4～6分钟；

2)预热、焙烧：脱水干燥后的物料在翻动状态下，在大于脱水干燥温度并小于焙烧温度下预热10～15分钟；预热后的物料在翻动状态下，在焙烧温度为773～1023K下焙烧5～10分钟；预热、焙烧均在CO还原气氛下进行，CO的体积百分含量为0.5～5％；

3)冷却：焙烧后的物料在翻动状态下进行冷却；脱水干燥、预热、焙烧、冷却均在同一反应炉(或称设备)内完成；

4)冷却后的物料在密封条件下排入水池淬冷；

5)淬冷后的物料进行粉磨；

6)粉磨后的物料进入磁场强度在800～2000Oe(奥斯特)的弱磁选设备中进行磁选分离，得到铁精矿产品。

所述的低品位氧化铁矿石是指氧化铁矿石中Fe的质量含量为25％～45％。

所述的反应炉为多层动态磁化还原炉。

所述的低品位氧化铁矿石为原矿矿石或强磁选精矿(尤其是已在选矿过程中磨细的难选粉状低品位红铁矿)。

多层动态磁化还原炉有如下优点：①质量、热量传递面积大。在多层动态下相同质量原料粉与气体接触面积比堆积状态下增加30～40倍。传递界面大幅增加是气固两相热交换、质传递和颗粒化学反应速率提高的根本原因所在。②综合传递系数大。多层动态磁化还原炉是由温度不断递增的多层还原炉单元自上而下串联成的逆流式换热和反应器，粉体进入每一个单元时首先被多向运动的扒臂(上设有齿)分散，进而被气流靠表皮作用加速，在加速的气固之间的相对运动速度往往比回转窑内大4～6倍，湍流度较高，故热边界层、质边界均比较薄。加之气固之间温差较大和某物质的浓度差较大，综合传递系数较大，一般而言，要大10～20倍。③传递动力大。在多层动态磁化还原炉的每一个层炉腔内，固体颗粒与气流混合的后有着很大的温度差：100～200K，形成了巨大的热量传递动力。④细粒级(-2.0mm)低品位氧化铁矿粉的脱水、干燥、预热、焙烧过程在一台设备内完成，可以充分利用余热，设备占地面积小，能量消耗低，操作简单。

本发明与传统磁化焙烧技术(如竖炉、回转窑法)相比，具有如下的有益效果：

1.工艺流程简单，单位时间的焙烧处理量大大提高。经过试验表明，本方法在工业上得到应用后，将会使生产流程简单，设备投资少，显著降低能源消耗(处理每吨矿粉的工序能耗低于40公斤标煤)，生产成本大幅度降低，实现铁矿物与脉石矿物的高效分离和低成本地回收利用难选红铁矿资源。

2.反应时间由几小时缩减到二十分钟，效率高。脱水干燥、预热、焙烧、冷却均在动态下完成，气固接触面积增加十倍以上，能迅速地完成还原焙烧反应的热量、动量和质量的传递，反应速度大大加快。例如：对不同粒级(-2.0mm)、含Fe25％～45％的难选低品位氧化铁矿石在运动状态下实现多层动态还原磁化焙烧，顺利实现Fe₂O₃(弱磁性)向Fe₃O₄(强磁性)快速转变，转化率≥90％；焙烧产品经弱磁选，铁精矿品位≥60％，铁回收率≥85％。

3.可以解决难选红铁矿的选矿问题，即将脉石主要为含铁硅酸岩的细粒红铁矿粉(-2.0mm)加入多层动态磁化焙烧炉中进行焙烧，炉内温度控制在873～1073K，使物料在其中不断翻腾，从而提高物料于还原气体之间的传热传质和动量传递效率，加快反应速度，将弱磁性铁矿物(赤褐铁矿、菱铁矿等)转化为强磁性的磁铁矿，而含铁硅酸岩等脉石矿物的磁性却变化不大，进而便可通过弱磁选工艺有效的将其分选。

4.多层动态磁化还原炉的各级炉体在不同温度梯度下，细粒级(-2.0mm)低品位氧化铁矿粉的脱水干燥、预热、焙烧过程在一台设备内完成，可以充分利用余热，设备占地面积小，能量消耗低，操作简单。对于早期已磨细而不能回收堆存在尾矿坝中的红铁矿及目前正在生产过程中不能回收的难选红铁矿，得到低成本高效地回收。

5.获得高品质的铁精矿，铁精矿品位≥60％。

附图说明

图1为多层动态磁化还原炉的结构示意图；

图2为图1沿D-D线的剖视图；

图3为图1沿E-E线的剖视图；

图中：1-筒体，2-旋转主轴，3-出料口，4-水池，5-第一燃烧炉，6-第二燃烧炉，7-引风机(或称抽风机)，8-给料口，9-扒臂，10-扒齿孔，11-隔板，12-下料孔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，它包括如下步骤：

1)设备的准备：多层动态磁化还原炉(为竖式圆筒形炉)包括筒体1、旋转主轴2、第一燃烧炉5、第二燃烧炉6、引风机7、扒臂9、隔板11；筒体1内为空腔，筒体用10mm厚钢板围成，内衬为耐火砖，筒体1内设有9个隔板11，隔板11与筒体1焊接成一体，9个隔板11将筒体的空腔分隔成10层炉腔，靠近给料口8的为第1层炉腔，依此类推，筒体1的底部为第10层炉腔；隔板11的中部开有主轴孔，旋转主轴2从筒体1的底端穿过9个隔板11的主轴孔，旋转主轴2的上下端部分别由轴承与筒体1相连(旋转主轴2能旋转，带动扒臂9旋转，扒臂9对物料进行翻动)；旋转主轴2的转速在0.5～2.0转/min之间进行调节，原矿粒度粗(1.0～2.0mm)则用较低速度，原矿粒度细(0～1.0mm)则用较高速度，带动扒臂翻动(扒动)矿石；第1层炉腔至第10层炉腔内均设有2个扒臂9(本实施例采用2个，可采用1～12个)，扒臂9与旋转主轴2固定连接，扒臂9的上端为齿状(或称扒齿)，扒臂9上开有扒齿孔10(为保证物料充分翻动和混合，扒臂上设有大小不一的扒齿孔)；9个隔板11上均设有1～5个下料孔12(本实施例采用3个)，相邻的隔板11上的下料孔12交错布置，一个隔板11的下料孔12设在中部(靠近旋转主轴)，另一个隔板11的下料孔12则设在周边缘；筒体1的上端部设有给料口8、引风口，引风口与引风机7的风管相连；筒体1的底端设有出料口3，出料口3与水池4相通；粉状低品位氧化铁矿石从给料口8进入，依次层层降落，这种降落是通过下料孔实现的；矿石在上层炉腔扒至中心下落，下层炉腔就被扒到隔板11的周边缘(即炉壁周缘)下落，如此交错进行，产品从最底层炉腔排出炉外；

第1～3层炉腔为脱水干燥段A，第4～8层炉腔为预热焙烧段B，第9～10层炉腔为冷却段C；筒体1的上部设有第一燃烧气口，第一燃烧气口位于脱水干燥段的下部，第一燃烧气口与第一燃烧炉5的输送管相连；筒体1的中部设有第二燃烧气口、第三燃烧气口，第二燃烧气口位于预热焙烧段B的上部，第三燃烧气口位于预热焙烧段B的下部，第二燃烧气口、第三燃烧气口分别与第二燃烧炉6的输送管相连；通过调节第一燃烧炉5、第二燃烧炉6的进风量，使煤气或其他气体燃料在燃烧炉进行不完全燃烧，以产生磁化焙烧需要的热量和还原剂(CO)，两个燃烧炉炉体相差5倍以上，以实现对焙烧炉内CO气体含量的准确控制，燃烧废气送入炉内，尾气从引风口、引风机7进入除尘系统后以回收粉尘(总给料量的5％)，并返回给料系统重复利用，废气由烟囱排空；

多层动态磁化还原炉的优点是对原料适应性强，物料在降落和翻动过程中不断发生混合作用，表层和中心及底部的物料不断变换位置，使全部物料与空气接触充分，反应较完全，还原率在90％以上；

2)脱水干燥：将粒度为1.5mm、水分含量为8％(质量)的粉状低品位氧化铁矿石从多层动态磁化还原炉的给料口8进入脱水干燥段A，在翻动状态下(旋转主轴2旋转，1.0转/min)，经温度在500K脱水干燥段A进行脱水干燥5分钟；粉状低品位氧化铁矿石选用湖北省大冶再生资源材料厂铁矿粉(铁品位30％)；利用不断上升的热气在脱水干燥段A进行流脱水干燥；

3)预热、焙烧：脱水干燥后的物料进入预热焙烧段B进行预热、焙烧(第4～5层为预热，第6～8层为焙烧)，脱水干燥后的物料在翻动状态下(旋转主轴2旋转，1.0转/min)，且在650K温度下预热12分钟；预热后的物料在翻动状态下，且在焙烧温度为900K下焙烧8分钟；预热、焙烧均在CO还原气氛下进行，CO的体积百分含量为3％；

4)冷却：焙烧后的物料在翻动状态下进入到冷却段C进行冷却，进一步实现充分还原、冷却，以保证能源充分利用；脱水干燥、预热、焙烧、冷却均在同一多层动态磁化还原炉(直径为5米)内完成；

5)冷却后的物料在密封条件下排入水池淬冷(在隔绝空气的条件下排出炉外水池淬冷)；

6)淬冷后的物料进行粉磨；

7)粉磨后的物料进入磁场强度在1200Oe的弱磁选设备中进行磁选分离，得到铁精矿产品。浓缩脱水后直接销售或进行深加工。

反应时间比传统的磁化焙烧-磁选提高了近十倍，能耗下降一倍，并且获得了铁精矿品位为60～62％，产率为51％，回收率为88％以上，尾矿铁品位为7～9％的良好指标。按目前铁精矿产品市场价格每吨700元计算，项目实施后，铁精矿品位提高至60％。年处理10万吨原矿进行多层动态磁化焙烧-磁选，故可实现总产值约为：10×51％×700＝3570万元，加工成本约100元/吨原矿，原料成本30元/吨原矿。可实现利润2270万元，经济效益显著。

实施例2：

粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，它包括如下步骤：

1)设备的准备：同实施例1；

2)脱水干燥：将粒度为0.1mm、水分含量为2％(质量)的粉状低品位氧化铁矿石从多层动态磁化还原炉的给料口8进入脱水干燥段A，在翻动状态下(旋转主轴2旋转，2.0转/min)，经温度在473K脱水干燥段A进行脱水干燥4分钟；粉状低品位氧化铁矿石选用湖北省大冶再生资源材料厂铁矿粉(铁品位25％)；利用不断上升的热气在脱水干燥段A进行流脱水干燥；

3)预热、焙烧：脱水干燥后的物料进入预热焙烧段B进行预热、焙烧(第4～5层为预热，第6～8层为焙烧)，脱水干燥后的物料在翻动状态下(旋转主轴2旋转，2.0转/min)，且在573K温度下预热10分钟；预热后的物料在翻动状态下(旋转主轴2旋转，2.0转/min)，且在焙烧温度为773K下焙烧5分钟；预热、焙烧均在CO还原气氛下进行，CO的体积百分含量为0.5％；

6)淬冷后的物料进行粉磨(对粉磨时间无要求)；

7)粉磨后的物料进入磁场强度在800Oe的弱磁选设备中进行磁选分离，得到铁精矿产品。浓缩脱水后直接销售或进行深加工。

实施例3：

粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，它包括如下步骤：

1)设备的准备：同实施例1；

2)脱水干燥：将粒度为2.0mm、水分含量为10％(质量)的粉状低品位氧化铁矿石从多层动态磁化还原炉的给料口8进入脱水干燥段A，在翻动状态下(旋转主轴2旋转，0.5转/min)，经温度在573K脱水干燥段A进行脱水干燥6分钟；粉状低品位氧化铁矿石选用湖北省大冶再生资源材料厂铁矿粉(铁品位45％)；利用不断上升的热气在脱水干燥段A进行流脱水干燥；

3)预热、焙烧：脱水干燥后的物料进入预热焙烧段B进行预热、焙烧(第4～5层为预热，第6～8层为焙烧)，脱水干燥后的物料在翻动状态下(旋转主轴2旋转，0.5转/min)，且在773K温度下预热15分钟；预热后的物料在翻动状态下(旋转主轴2旋转，0.5转/min)，且在焙烧温度为1023K下焙烧10分钟；预热、焙烧均在CO还原气氛下进行，CO的体积百分含量为5％；

6)淬冷后的物料进行粉磨；

7)粉磨后的物料进入磁场强度在2000Oe的弱磁选设备中进行磁选分离，得到铁精矿产品。浓缩脱水后直接销售或进行深加工。

Claims

1.粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)脱水干燥：将粒度≤2.0mm、水分含量≤10％的粉状低品位氧化铁矿石在翻动状态下，在473～573K温度进行脱水干燥4～6分钟；

3)冷却：焙烧后的物料在翻动状态下进行冷却；脱水干燥、预热、焙烧、冷却均在同一反应炉内完成；

4)冷却后的物料在密封条件下排入水池淬冷；

5)淬冷后的物料进行粉磨；

6)粉磨后的物料进入磁场强度在800～2000Oe的弱磁选设备中进行磁选分离，得到铁精矿产品。

2.根据权利要求1所述的粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，其特征在于：所述的低品位氧化铁矿石是指氧化铁矿石中Fe的质量含量为25％～45％。

3.根据权利要求1所述的粉状低品位氧化铁矿石的选矿方法，其特征在于：所述的反应炉为多层动态磁化还原炉。