CN101879599B - 一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法。通过以下步骤实现：矿石破碎、干磨制粉、还原剂制备、球团物料混匀、球团制备、球团焙烧、水淬、磨矿分级、磁选、产品脱水烘干等，得到高纯铁精粉。本发明工艺简单，适用范围广、可操作性强；产品多样化，可得还原铁粉和高纯铁精粉；废气回收循环利用、尾矿作为矿渣水泥的原料、尾水均是闭路循环利用，属环境友好性工艺；产品质量稳定。本发明的方法特别适应以嵌布粒度细、矿石组成复杂、含杂(硫、磷、砷、硅)高等特点的铁矿石氯化还原。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，具体地说是一种用铁矿石氯化还原-细磨磁选制备还原铁粉及高纯铁精粉方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的迅速发展，对铁矿石的需求呈有增无减的趋势变化。我国的铁矿石普遍存在含铁低、含杂高、矿石组成复杂、矿石嵌布粒度细等特点，传统的选矿方法处理该类型的难选铁矿石较难得到理想的铁精矿，产品单一，很难满足不同钢铁冶炼厂及相关企业的需求。
目前对铁矿的选矿主要有磁选工艺、重选工艺、磁化焙烧工艺、直接还原工艺，由于矿石性质差异比较大，很难得到一种理想的铁矿石处理工艺。随着钢铁工业行业的迅速发展，降低钢铁冶炼的成本，如何有效的在冶炼之前进行预处理较为关键，最大限度提高铁精矿的铁品位，降低铁精矿中有害元素的含量，减少对冶炼设备的腐蚀，提高冶炼设备寿命，这样可有效降低冶炼成本。
现有相关公知技术：(1)申请号：200810233764.X的“一种高磷铁矿氯化还原-弱磁选降磷方法发明专利”，涉及一种高磷铁矿氯化还原-弱磁选降磷方法，采用氯化还原-弱磁选工艺实现提铁降磷，对高磷铁矿石加入氯化剂和还原剂焦炭混匀后在焙烧炉进行氯化还原焙烧，焙烧后的产品经水淬、球磨后用弱磁场磁选机进行选别，可以得到铁品位＞80％，铁回收率＞85％，含磷＜0.20％的铁精矿，该铁精矿粉经过球团后可以直接作为冶炼生铁的原料。此外，针对同时含硫或者同时含硫及砷的赤铁矿、赤褐铁矿，鲕状赤褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿等高磷铁矿，同样也能得到铁精矿中的硫含量低于0.20％，砷含量低于0.04％的产品。(2)申请号：94101498.3的发明专利“海绵铁的生产方法”，采用的原料为氧化铁矿或铁精粉，采用的燃料、还原剂、脱硫剂分别为原煤、白煤、白灰，采用的反应罐为粘土质耐火罐，各种配料粉碎混合均匀后，压成小坯块后装罐，多个反应罐放入还原炉中加温，产品块出炉后除去表面积炭即为海绵铁，该产品可为炼钢业提供优质原料。(3)申请号为200610151186.6的发明专利“混合法生产直接还原铁方法”，涉及一种混合法生产直接还原铁方法，将氧化铁精粉和还原剂按比例均匀的混合在一起，装入到一个U型耐火槽装置内，盖上盖或封上耐火泥，放置在台车上，送入窑中还原。本发明使氧化铁精粉体还原反应时，受热均匀，还原反应完全彻底，直接还原铁含量提高，提高了直接还原铁金属转化率，使直接还原铁的质量提高，缩短了还原反应的时间，使其生产效率提高，降低了综合成本。(4)申请号：200710185249.4的发明专利“利用各种铁矿石生产还原铁的工艺”，涉及一种还原铁生产工艺，具体为一种利用各种铁矿石生产还原铁的工艺。解决了现有技术中存在多数红贫矿不能直接用于还原铁生产的问题。矿石破碎，配料成型，烘干，然后在1000～1230摄氏度的条件下焙烧3～5小时，冷却后磨料磁选得到还原铁粉，烘干，成型。使用的矿石范围为细粒赤铁矿，褐铁矿，鲕状矿，含铁量28％～55％，硫含量小于0.3％，磷含量小于0.3％。
以上现有技术存在的不足主要表现为：
(1)适应范围不太广泛
(2)得到的产品较为单一
(3)添加药剂种类比较多，实际操作难度增加
(4)生产周期比较长
发明内容
本发明目的是提供一种工艺简单、适用范围广、可操作性强、产品质量稳定的用铁矿石氯化还原-细磨磁选制备还原铁粉及高纯铁精粉方法。
我国铁矿石普遍存在含铁低，含杂(硫、磷、砷、硅)较高，矿石组成复杂等特点。为开发我国宝贵的铁矿石资源，采用氯化还原-细磨磁选工艺直接制备还原铁粉及高纯铁精粉，打破了传统的铁矿石处理只得到单一铁精粉产品的局面，开创国内难选铁矿石直接制备还原铁粉及高纯铁精粉的新局面。
本发明针对各种类型的铁矿石采用氯化还原-细磨磁选工艺制备还原铁粉及高纯铁精粉分为如下步骤：
(1)矿石破碎阶段：采用破碎机将原矿破碎至-20mm以下，置入烘干设备中干燥，烘干温度为400℃，控制外在水分小于5％；
(2)干磨制粉阶段：采用雷蒙磨将-20mm以下烘干后的矿石物料干磨至粒度小于0.154mm(100目)的粉状试样；
(3)还原剂制备阶段：采用雷蒙磨将焦炭干磨至粒度为-1mm；
(4)球团物料混匀阶段：将矿石的质量分数20％～40％的氯化钙(颗粒状)，10％～25％的焦炭和-0.154mm粉状矿物充分混匀球团物料；
(5)球团阶段：采用球团机将球团物料(氯化钙、焦炭和矿石的混合物)制备成-25+10mm的球团矿，并将球团矿置入烘干设备中，烘干温度为400℃，控制球团矿的外在水分小于5％；
(6)焙烧阶段：将外在水分小于5％的球团矿置入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度900℃～1100℃，焙烧时间45～90min；
(7)水淬阶段：通过焙烧炉焙烧后的球团矿置入水淬池进行水淬，为防止铁在空气中与氧气接触产生氧化现象，控制物料在空气中的停留时间小于15秒；
(8)磨矿分级阶段：采用球磨机对水淬物料进行磨矿，配合分级设备，控制磨矿细度-0.038mm占95％以上；
(9)磁选阶段：采用磁场强度H1＝0.05～0.10T的磁选机选别粒度为-0.038mm细矿，得到磁性产品I和非磁产品I；采用磁场强度H2＝0.20～0.30T的磁选机选别非磁产品I(一段磁选的尾矿，具体见附图1)得到磁性产品II和非磁产品II；
(10)产品脱水烘干阶段：采用脱水烘干设备对磁性产品I进行脱水烘干得到还原铁粉，对磁性产品II进行烘干脱水得到高纯铁精粉，对非磁产品II进行烘干脱水得到尾矿(作为矿渣水泥的原料)。
与现有技术相比，本发明的方法实现了将原来难以富集利用的多种红贫矿(三氧化二铁)直接利用生产还原铁，而且对原料在各个方面，如铁含量，硫磷等有害元素含量要求上有很大的放宽，为红矿和其它难选矿的利用提供了一条广阔的途径。
本发明与现有公知技术相比较有如下特点：
(1)工艺简单，适用范围广、可操作性强；
(2)产品多样化，可得还原铁粉和高纯铁精粉；
(3)废气回收循环利用、尾矿作为矿渣水泥的原料、尾水均是闭路循环利用，属环境友好性工艺；
(4)产品质量稳定。
本发明的方法特别适应以嵌布粒度细、矿石组成复杂、含杂(硫、磷、砷、硅)高等特点的铁矿石氯化还原。
附图说明
图1是本发明的铁矿石氯化还原一细磨磁选制备高纯铁精粉工艺流程。
具体实施方式
实施例一：
矿样来自云南惠民地区，原矿含铁在42～48％，属于风化细粒赤褐铁矿。将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400℃，控制外在水分小于5％；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数30％的CaCl2、15％的焦炭(粒度-1mm)、与粉状试样混匀，采用球团机将混匀后的试样球团至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5％，烘干温度400℃，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行氯化还原焙烧，焙烧温度1000℃，焙烧时间60min，磨矿细度-0.038mm占95％，然后进行两段磁选，一段磁选磁场强度H1＝0.08T，二段磁选H2＝0.20T，流程选矿指标见表1。
表1流程选矿指标
| 产品 | 产率(％) | 铁品位(％) | 铁回收率(％) |
| 还原铁粉 | 21.46 | 92.68 | 43.98 |
| 高纯铁精粉 | 25.36 | 74.52 | 41.78 |
| 尾矿 | 53.18 | 12.11 | 14.24 |
| 合计 | 100.00 | 45.23 | 100.00 |
实施例二：
矿样来自四川某地区，原矿含铁32～43％，矿石组成较为复杂，嵌布粒度相当细。将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400℃，控制外在水分小于5％；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数40％的CaCl2、25％的焦炭(粒度-1mm)、与粉状试样混匀，采用球团机将混匀后的试样球团至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5％，烘干温度400℃，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行离析焙烧，焙烧温度950℃，焙烧时间90min，磨矿细度-0.038mm占95％，一段磁选磁场强度H1＝0.10T，二段磁选磁场强度H2＝0.30T，流程选矿指标见表2。
表2流程选矿指标
| 产品 | 产率(％) | 铁品位(％) | 铁回收率(％) |
| 还原铁粉 | 16.63 | 91.56 | 41.51 |
| 高纯铁精粉 | 21.04 | 73.11 | 41.94 |
| 尾矿 | 62.33 | 9.74 | 16.55 |
| 合计 | 100.00 | 36.68 | 100.00 |
实施例三：
矿样来自广西某地区，原矿含铁48～53％左右，属于典型的褐铁矿矿石。将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400℃，控制外在水分小于5％；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数10％的CaCl2、10％的焦炭(粒度-1mm)、与粉状试样混匀，采用球团机将混匀后的试样球团至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5％，烘干温度400℃，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行离析焙烧，焙烧温度1100℃，焙烧时间45min，磨矿细度-0.038mm占95％，一段磁选磁场强度H1＝0.07T，二段磁选磁场强度H2＝0.20T，流程选矿指标见表3。
表3流程选矿指标
| 产品 | 产率(％) | 铁品位(％) | 铁回收率(％) |
| 还原铁粉 | 23.68 | 94.53 | 44.16 |
| 高纯铁精粉 | 28.11 | 75.23 | 41.72 |
| 尾矿 | 48.21 | 14.85 | 14.12 |
| 合计 | 100.00 | 50.69 | 100.00 |
实施例四：
矿样来自陕西某地区，原矿含铁36～45％左右，属于典型的风化细粒菱铁矿，同时有少量的赤褐铁矿约占10％。将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400℃，控制外在水分小于5％；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数35％的CaCl2、20％的焦炭(粒度-1mm)、与粉状试样混匀，采用球团机将混匀后的试样球团至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5％，烘干温度400℃，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行氯化还原焙烧，焙烧温度900℃，焙烧时间75min，磨矿细度-0.038mm占95％，一段磁选磁场强度H1＝0.06T，二段磁选磁场强度H2＝0.25T，流程选矿指标见表4。
表4流程选矿指标
| 产品 | 产率(％) | 铁品位(％) | 铁回收率(％) |
| 还原铁粉 | 20.11 | 90.05 | 42.97 |
| 高纯铁精粉 | 23.27 | 72.45 | 40.00 |
| 尾矿 | 56.62 | 12.68 | 17.03 |
| 合计 | 100.00 | 42.15 | 100.00 |
通过具体的实施例可以看出，该发明针对铁矿石直接制备高纯铁精粉有明显的效果，主要表现在以下几个方面：
(1)针对不同类型的铁矿石，该发明采用氯化还原-细磨磁选工艺，调整工艺参数，可得到铁品位≥90.05％，铁回收率≥41.51％的还原铁粉产品指标；可得到铁品位≥72.45％，铁回收率≥40.00％高纯铁精粉产品指标。
(2)与现有公知技术相比较，焙烧时间短，可大大降低生产周期，有效的提高单位设备的处理能力，降低生产成本，提高经济效益。
(3)产品多样性可满足不同钢铁冶炼厂对冶炼原料的需求。
(4)该发明具有工艺流程短、环境污染小、产品质量高等优点。该发明无疑为铁矿石的开发利用提供了一条新思路，改善了长期以来对难选铁矿石较难直接同时得到还原铁粉及高纯铁粉产品的局面。
Claims (1)
1.一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)矿石破碎阶段：将铁矿石破碎至20mm以下，烘干，烘干温度为400℃，控制外在水分小于5％；
(2)干磨制粉阶段：将20mm以下烘干后的矿石物料干磨至粒度小于0.154mm的粉状矿物；
(3)还原剂制备阶段：将焦炭干磨至粒度为-1mm；
(4)球团物料混匀阶段：将铁矿石质量分数20％～40％的氯化钙，10％～25％的焦炭和-0.154mm的粉状矿物充分混匀得球团物料；
(5)球团阶段：将球团物料制备成-25-+10mm的球团矿，并将球团矿置入烘干设备中，烘干温度为400℃，控制球团矿的外在水分小于5％；
(6)焙烧阶段：将外在水分小于5％的球团矿置入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度900℃～1100℃，焙烧时间45～90min；
(7)水淬阶段：通过焙烧炉焙烧后的球团矿置入水淬池进行水淬，控制培烧后的球团矿在空气中的停留时间小于15秒；
(8)磨矿分级阶段：对水淬物料进行磨矿，配合分级设备，控制磨矿粒度-0.038mm占95％以上；
(9)磁选阶段：采用磁场强度H1＝0.05～0.10T的磁选机选别粒度为-0.038mm的细矿，得到磁性产品I和非磁产品I；采用磁场强度H2＝0.20～0.30T的磁选机选别非磁产品I得到磁性产品II和非磁产品II；
(10)产品脱水烘干阶段：对磁性产品I进行脱水烘干得到还原铁粉，对磁性产品II进行烘干脱水得到高纯铁精粉，对非磁产品II进行烘干脱水得到尾矿。
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