CN101984079B - 一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。其技术方案是：先将60～83wt％的高磷赤铁矿粉、10～15wt％的碳质还原剂、6～15wt％的生石灰和1～10wt％的添加剂混合均匀，压制成团块，干燥，再在高温炉内于1250～1350℃条件下还原，保温15～30min；随炉冷却至600～800℃，将还原产物取出后自然冷却，研磨，磁选，即可得到生铁颗粒。其中：添加剂或为碳酸钠、或为碳酸钾、或为碳酸钠和碳酸钾的混合物；干燥为110～120℃条件下烘干至恒重；高温炉或为电阻炉、或为回转窑、或为转底炉，高温炉炉内气氛为中性气氛或为弱还原性气氛。本发明具有还原时间短，工艺简单，脱磷率和铁收得率高，对环境污染小，残渣能回收利用等优点。

Description

一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法
技术领域
本发明属于铁矿石脱磷技术领域，具体涉及一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的快速发展，对于铁矿石的需求越来越多。然而进口铁矿石价格的大幅度提高，导致我国钢铁工业面临着巨大的资源压力。而国内铁矿石杂质含量偏高，致使很多铁矿石不能直接进入冶炼环节，特别是在我国湖北、湖南、云南等地均有大量高磷铁矿。一般来说，采用常规的选矿方法无法将铁矿石中的磷脱至合格水平，并且成本极高，将导致我国的高磷铁矿资源始终没有被有效的开发利用，故探寻一种经济有效的方法，使高磷铁矿的磷含量降低到合格水平，这对于我国高磷铁矿的开发利用具有积极的现实意义。
高磷赤铁矿含铁41.95～52.60wt％，含磷0.3～1.8wt％，SiO2含量在10～15wt％左右。杂质磷主要以磷灰石的形式存在，在选矿和烧结过程中不易去除。铁矿石中赤铁矿嵌布粒度极细，且与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物相互包裹，致使赤矿石铁品位和含磷量难以达到冶炼要求。如果直接将高磷矿送入高炉，磷将被还原进入铁水，得到高磷铁水后转炉炼钢需要大量的造渣剂脱磷，铁水预处理阶段脱磷也存在渣量大及铁水降温等问题。为避免过多增加冶炼成本，因此在炼铁或炼钢之前必须设法将矿石中的磷去除。
目前，国内外高磷铁矿除磷的方法主要有：选矿方法、化学方法、生物技术以及冶炼方法。选矿方法成本高，回收率低(林祥辉，罗仁美等.鄂西难选铁矿的选矿与药剂研究新进展，矿业工程，2007(3)：28～29)；化学方法成本高且存在废水处理问题；生物技术虽然环保、能耗低，但是存在工艺流程长、运行管理复杂、效率低、成本高的问题(何良菊，胡芳仁，魏德州.梅山高磷铁矿石微生物脱磷研究，矿冶，2000(1)：31～35)；在采用冶炼方法脱磷的案例中，大多会向造渣剂中添加CaF2，高温下CaF2不但侵蚀炉衬，而且污染环境。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、脱磷率高、金属收得率高、环境污染小和残渣能回收利用的高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将60～83wt％的高磷赤铁矿粉、10～15wt％的碳质还原剂、6～15wt％的生石灰和1～10wt％的添加剂混合均匀，压制成团块，干燥，再在高温炉内于1250～1350℃条件下还原，保温15～30min；随炉冷却至600～800℃，将还原产物取出后自然冷却，研磨，磁选，即可得到生铁颗粒。
其中：添加剂或为碳酸钠、或为碳酸钾、或为碳酸钠和碳酸钾的混合物；干燥为110～120℃条件下烘干至恒重；高温炉或为电阻炉、或为回转窑、或为转底炉；高温炉炉内气氛为中性气氛或为弱还原性气氛。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
1、高温下，高磷赤铁矿通过碳还原，还原出金属铁，通过研磨和磁选将生铁颗粒与渣分离，达到脱磷提铁的目的，工艺简单，还原15～20min，时间短；
2、脱磷率高，最高能去除铁矿石95％的磷，铁中含碳3.5％～4.6％，铁收得率高达82％～97％；
3、造渣剂碱度低，生石灰为6～15wt％，添加量少；
4、造渣剂中加入少量的碳酸钠或碳酸钾，提高了熔渣的脱磷能力，并且含硅、磷、钾的残渣不污染环境，残渣能回收利用作为复合肥料；
5、造渣剂中不含CaF2，避免了高温下CaF2侵蚀炉衬和对环境的污染。
因此，本发明具有还原时间短，工艺简单，脱磷率和铁收得率高，对环境污染小，残渣能回收利用等优点。
附图说明
图1是本发明得到的一种铁粒的形貌照片；
图2是图1所得铁粒的渣的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。先将60～70wt％的高磷赤铁矿粉、13～15wt％的碳质还原剂、12～15wt％的生石灰和5～10wt％的添加剂混合均匀，压制成团块，干燥，再在高温炉内于1250～1300℃条件下还原，保温15～30min；随炉冷却至600～800℃，将还原产物取出后自然冷却，研磨，磁选，即可得到生铁颗粒。
本实施例中的添加剂为碳酸钠，高温炉为电阻炉，调整炉内气氛为中性气氛。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷效率为82％～90％，铁中含碳3.5％～3.8％，铁收得率为85％～93％。
实施例2
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
本实施例中的添加剂为碳酸钾，高温炉为转底炉，调整炉内气氛为中性气氛。其余同实施例1。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷效率为79％～87％，铁中含碳3.7％～3.9％，铁收得率为83％～89％。
实施例3
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
本实施例中的添加剂为碳酸钠和碳酸钾的混合物，高温炉为回转窑，调整炉内气氛为弱还原性气氛。其余同实施例1。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷效率为82％～91％，铁中含碳3.6％～4.1％，铁收得率为87％～91％。
实施例4
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。先将70～83wt％的高磷赤铁矿粉、10～13wt％的碳质还原剂、6～12wt％的生石灰和1～5wt％的添加剂混合均匀，压制成团块，干燥，再在高温炉内于1300～1350℃条件下还原，保温15～30min；随炉冷却至600～800℃，将还原产物取出后自然冷却，研磨，磁选，即可得到生铁颗粒。
本实施例中的添加剂为碳酸钠，高温炉为电阻炉，调整炉内气氛为中性气氛。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷率为88％～95％，铁中含碳3.9％～4.5％，铁收得率为82％～97％。
实施例5
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
本实施例中的添加剂为碳酸钾，高温炉为转底炉，调整炉内气氛为中性气氛。其余同实施例4。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷率为80％～87％，铁中含碳4.1％～4.6％，铁收得率为85％～88％。
实施例6
一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法。
本实施例中的添加剂为碳酸钠和碳酸钾的混合物，高温炉为回转窑，调整炉内气氛为弱还原性气氛。其余同实施例4。
本实施例还原时间短，工艺简单，对环境污染小，残渣可回收利用，脱磷率为83％～89％，铁中含碳3.8％～4.2％，铁收得率为86％～94％。
本具体实施方式具有以下优点：高温下，高磷赤铁矿通过碳还原，还原出金属铁，通过研磨和磁选将生铁颗粒与渣分离，达到脱磷提铁的目的，工艺简单，还原15～20min，时间短；脱磷率高，最高能去除铁矿石95％的磷；铁中含碳3.5％～4.6％，铁收得率高达82％～97％，图1为本具体实施方式得到的一种生铁颗粒。
本具体实施方式造渣剂碱度低，生石灰为6～15wt％，添加量少；造渣剂中加入少量的碳酸钠或碳酸钾，提高了熔渣的脱磷能力。所得铁粒的渣进行X衍射分析，结果如图2所示，渣中主要物相为钙黄长石、钾硅钙磷酸盐和石英。渣中所含硅、磷、钾的残渣不污染环境，残渣能回收利用作为复合肥料；造渣剂中不含CaF2，避免了高温下CaF2侵蚀炉衬和对环境的污染。
因此，本具体实施方式具有还原时间短，工艺简单，脱磷率和铁收得率高，对环境污染小，残渣能回收利用等优点。

Claims (3)

1.一种高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法，其特征在于先将60～83wt％的高磷赤铁矿粉、10～15wt％的碳质还原剂、6～15wt％的生石灰和1～10wt％的添加剂混合均匀，压制成团块，干燥，再在高温炉内于1250～1350℃条件下还原，保温15～30min；随炉冷却至600～800℃，将还原产物取出后自然冷却，研磨，磁选，即可得到生铁颗粒；
所述的添加剂或为碳酸钠、或为碳酸钾、或为碳酸钠和碳酸钾的混合物。
2.根据权利要求1所述高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法，其特征在于所述的干燥为110～120℃条件下烘干至恒重。
3.根据权利要求1所述高磷赤铁矿直接还原脱磷提铁的方法，其特征在于所述的高温炉或为电阻炉、或为回转窑、或为转底炉，高温炉炉内气氛为中性气氛或为弱还原性气氛。
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