CN102080135A - 采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法 - Google Patents

采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原、分离砾铁的方法，属于冶金技术领域。本发明按照以下步骤进行：将矿石粉、助剂、催化剂、载体和粘结剂按质量比混合喷水均匀搅拌，压制成球团；将烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内；进入窑炉，在1280℃～1320℃温度下还原3～6h；冷却到200℃后出料，经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3，把砾铁加入抛丸机进行抛光筛分或磁选，达到砾铁产品；本发明抛弃了矿石选矿、球团烧结和煤碳水洗、焦化，再到高炉冶炼的复杂、繁琐等工序，同时提高了铁矿的回收率。

Description

采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法
技术领域
本发明采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原、分离砾铁的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
中国现在是一个低品位铁矿资源丰富的国家，低贫呆铁矿资源占总铁矿资源的93%，目前尚没有很好的技术对其开发和应用，尤其是难选铁矿，比如：鲕状结构的赤铁矿、羚羊结构的赤铁矿；复合型铁矿，比如：红土镍铁矿、硼铁矿、钛铁矿；以及含铁的化工尾渣，硫酸烧渣、铜渣、铅锌渣、除尘污泥等，至今没有很好的技术对其进行开发和应用，造成许多资源闲置或浪费。
直接还原铁是替代优质废钢用于炼钢和铸造的产品，高密度的砾铁更是优质的废钢替代品。在中国以往的生产代替废钢的直接还原铁方式主要是以TFe≥66%铁精矿粉或铁鳞为主要材料，采用回转窑、竖炉或隧道窑法生产的直接还原铁。其密度一般在1.8t/m3-2.5t/m3,其密度满足不了炼钢的需要，炼钢需要的还原铁密度一般在≥3.5t/m3。因此只能对其进行切破、粗破和细破后再冷压成密度在3.5t/m3-4.5 t/m3冷压铁块，这样就必然增加了设备投资和生产环节，同时也增加了100元/吨的冷压铁成本。而砾铁质量更好，金属铁含量在94.5%-97.5%，纯度很高，其自然密度≥6.3t/m3，甚至超过7.6t/m3，粒度在2-15mm，可以不冷压成铁块就可以直接投炉使用，非常方便，铁水收得率很高。
目前尚无铁矿石或铁矿粉直接还原生产砾铁相关技术问世。只是北科大孔令坛教授在1998年，在实验室偶然的机会做成过几个砾铁豆,而且只能采用燕山某一个选矿厂的铁矿粉,应用另外的选矿厂铁粉就无法再实现砾铁了。
现在,中国还原铁行业最多只能生产金属化球团，密度也只有在1.8～2.2t/m3,而且品位一般在90%以下，金属化率在94%以下。国内尚无用高品位矿粉或低品位矿石,更没有用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣生产砾铁。
砾铁产品和砾铁技术的出现，不但使被闲置、废弃的难选矿、复合矿以及含铁化工尾渣资源化，实现了“非焦”炼铁，也促进了短流程炼钢的发展。
砾铁产品是将铁矿石和还原煤碳按工艺配料后，经过还原炉窑还原后，再进行打磨、分选出砾铁，进炼钢和铸造提高了优质的炉料。
发明内容
针对上述直接还原铁传统生产工艺和装备的缺点，本发明提出一种采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法。
本发明采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）将矿石粉、助剂、催化剂、载体和粘结剂按质量比铁矿粉：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =（75～83）：（8～10）：（0.03～0.05）：（8～12）：（0.3-0.4）喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%。再压制成直径18mm～22 mm的球团；
（2）烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内；
（3）进入窑炉，在1280℃～1320℃温度下进行还原反应，还原时间为3～6h；
（4）还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物；
（5）经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为2800～3200Gs，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3；
（6）把砾铁加入抛丸机进行抛光后，筛分或磁选，达到高品质的砾铁产品；
上述还原剂为粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比85:15均匀混合。
上述催化剂为硼砂。
上述助剂按质量百分比为：氧化钙25.0%，氧化钾20.0%，氧化钠20.0%，氟化钙 35.0%。
上述载体为碳粉普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%。
本发明采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法工艺流程如图1所示，所采用的窑炉为直接还原铁的窑炉设备，该直接还原铁的窑炉设备的结构示意图如图2所示，其中1窑顶，2助燃风管道，3燃气管道，4上烧嘴，5隔板，6料池，7下烧嘴，8曲封，9窑车，10上燃烧室，11还原室，12下燃烧室。
直接还原铁的窑炉设备包括窑顶1，助燃风管道2,燃气管道3,烧嘴,隔板5,料池6，曲封8，窑车9，该窑炉设备还包括隔板5，窑顶下与隔板上的空间为上燃烧室10，隔板下与料池上的空间为还原室11，料池下与曲封上的空间为下燃烧室12，该窑炉设备的烧嘴分为上烧嘴4和下烧嘴7，分别设置于上燃烧室10和下燃烧室12的炉壁上，燃气管道3连接上烧嘴4和下烧嘴7，助燃风管道2接入上燃烧室10和下燃烧室12，窑车9支撑着料池6。
本发明采用难选矿、复合矿、含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法抛弃了矿石选矿、球团烧结和煤碳水洗、焦化，再到高炉冶炼的复杂、繁琐等工序，同时提高了铁矿的回收率，获得可观的经济效益，同时也减少了大量的废气排放。实现了“非焦”炼铁，同时也促进了短流程炼钢的发展。
附图说明
图1为铁矿石直接分离还原砾铁的工艺流程图；
图2为直接还原铁的窑炉设备示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法详细描述。
以下实施例中使用的粘结剂为从淄博宜龙化工有限公司购买的yl-球团粘结剂。
实施例1
将粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比85:15均匀混合，作为还原剂；将质量百分比为25.0%的氧化钙，20.0%的氧化钾，20.0%的氧化钠，35.0%的氟化钙混合作为助剂；催化剂为硼砂；载体为市购碳粉普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%；粘结剂为市场采购的高分子粘结剂。
将TFe=40.46%的临江羚羊石铁矿粉、助剂、还原剂和载体按质量比铁矿粉：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =75：8：0.05：12：0.4喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%。再压制成直径18mm～22 mm的球团。烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内。进入窑炉，在1320℃温度下进行还原反应，还原时间为6h，还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为2800Gs，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，也即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3。把砾铁加入抛丸机进行抛光后，筛分或磁选，达到高品质的砾铁产品。渣中尚混有5%的金属铁粉的粉矿，再采用抗氧化水选技术，选出金属铁粉。
所得到产品的性能如表1所示
表 1
Figure 2011100315440100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
将粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比85:15均匀混合，作为还原剂；将质量百分比为25.0%的氧化钙，20.0%的氧化钾，20.0%的氧化钠，35.0%的氟化钙混合作为助剂；催化剂为硼砂；载体为市购碳粉普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%；粘结剂为市场采购的高分子粘结剂。
将TFe=57.1%的印度尼西亚的钛铁矿粉、助剂、还原剂和载体按质量比铁矿粉：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =83：10：0.03：8：0.4喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%。再压制成直径18mm～22 mm的球团。烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内。进入窑炉，在1290℃温度下进行还原反应，还原时间为4h，还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为3000Gs，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，也即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3。把砾铁加入抛丸机进行抛光后，筛分或磁选，达到高品质的砾铁产品。渣中尚混有8%的金属铁粉的粉矿，再采用抗氧化水选技术，选出金属铁粉。
所得到产品的性能如表2所示
表2
Figure 2011100315440100002DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
将粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比85:15均匀混合，作为还原剂；将质量百分比为25.0%的氧化钙，20.0%的氧化钾，20.0%的氧化钠，35.0%的氟化钙混合作为助剂；催化剂为硼砂；载体为市购碳粉普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%；粘结剂为市场采购的高分子粘结剂。
将TFe=55.75%的内蒙古硫酸渣、助剂、还原剂、载体和粘结剂按质量比内蒙古硫酸渣：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =79.5：9：0.04：10：0.4喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%。再压制成直径18mm～22 mm的球团。烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内。进入窑炉，在1280℃温度下进行还原反应，还原时间为3h，还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为2900Gs，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，也即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3。把砾铁加入抛丸机进行抛光后，筛分或磁选，达到高品质的砾铁产品。渣中尚混有10%的金属铁粉的粉矿，再采用抗氧化水选技术，选出金属铁粉。
所得到产品的性能如表3所示。
表3
Figure 2011100315440100002DEST_PATH_IMAGE003

Claims (5)

1.采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将铁矿石粉、助剂、催化剂、载体和粘结剂按质量比铁矿粉：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =（75～83）：（8～10）：（0.03～0.05）：（8～12）：（0.3-0.4）喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%，再压制成直径18mm～22 mm的球团；
（2）将烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内；
（3）进入窑炉，在1280℃～1320℃温度下进行还原反应，还原时间为3～6h；
（4）还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物；
（5）经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为2800～3200Gs，后获得3mm～15mm的金属铁颗粒，即为砾铁，其自然密度≥6.3t/m3；最高密度≥7.6t/m3；
（6）把砾铁加入抛丸机进行抛光后，筛分或磁选，即为砾铁产品。
2.根据权利要求1所述采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，其特征在于上述还原剂为粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比85:15均匀混合。
3.根据权利要求1所述的采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，其特征在于上述催化剂为硼砂。
4.根据权利要求1采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，其特征在于上述助剂按质量百分比为：氧化钙25.0%，氧化钾20.0%，氧化钠20.0%，氟化钙 35.0%。
5.根据权利要求1所述的采用难选矿、复合矿或含铁化工尾渣还原分离砾铁的方法，其特征在于所述载体为普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%。
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