CN102605172A - 利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法，通过控制硫铁矿焙烧温度为900～950℃，空气过剩系数为1.15～1.25，使得在沸腾炉中产出以Fe₂O₃为主的低硫红色型烧渣，然后通过在烧渣中加入固定碳含量70～90％、挥发份5～25％、灰分5～20％、平均粒径为0.5～2mm、用量为2～6％的生物质，利用烧渣自身的温度使烧渣与生物质进行磁化焙烧，将烧渣中赤铁矿还原为磁铁矿，再经过磨矿、磁选工序而获得铁品位大于63％、硫含量低于0.2％、铁回收率大于80％的高铁低硫型铁精矿。

Description

利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法

技术领域

本发明属于硫铁矿焙烧制酸和烧渣选取铁精矿技术领域，涉及一种利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法。

背景技术

硫铁矿烧渣是硫铁矿制酸过程产生的副产物，我国硫铁矿烧渣年排放量已超过1200万t。硫铁矿烧渣是一种很有价值的二次资源，但我国硫铁矿烧渣的利用率较低。我国硫铁矿烧渣除部分用作炼铁原料、水泥熟料添加剂等外，大部分被堆存或废弃。废弃的硫铁矿烧渣会造成资源的浪费，并且占用大量的土地，而其中的有害成分对环境危害极大。

由于硫铁矿烧渣中含铁丰富，而且平均粒径较细，因此烧渣经过处理后用作高炉炼铁原料是较理想的利用途径，这可缓解我国铁矿石原料供应日益紧张的局面，对我国钢铁工业的发展有着重要的意义。但我国硫酸工业长期使用含硫量低的硫铁矿原料，使得硫铁矿烧渣中铁含量低，含铁矿物组成复杂，而SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等脉石含量高，还有较高的残存S杂质，给硫铁矿烧渣的利用带来了极大的困难。

用硫铁矿烧渣生产铁精粉，最主要的问题就是通过选矿提高其铁品位，降低SiO₂、Al₂O₃等脉石矿物含量，并去除有害元素S等，使其满足冶炼的要求。依据硫铁矿烧渣中含铁矿物类型与烧渣颜色的关系，可以将其分为以Fe₂O₃为主的红色型烧渣、以Fe₃O₄为主的黑色型烧渣，以及介于两者之间的棕色型烧渣。当制酸过程沸腾炉焙烧温度相对较低、空气过剩系数(定义为实际送入焙烧炉中的空气量对理论上所必须数量的比例，理论空气量为硫铁矿中的Fe转化为Fe₂O₃、S转化为SO₂所需的空气量)较小时，由于硫铁矿焙烧过程O₂含量不足，主要发生反应式(1)，易生成黑色型烧渣，这可采用简单的磁选分离的方法来提高烧渣的铁品位，但由于硫也氧化不完全使得烧渣中残硫量较高，且操作不易控制；当焙烧温度相对较高、空气过剩系数较大时，由于O₂含量过剩，主要发生反应式(2)，易生成红色型烧渣，这种烧渣虽然残硫较低，但不利于后续选矿，采用简单的物理选矿工艺难以获得较好的分选指标，需通过磁化焙烧将赤铁矿转化为磁铁矿以增大含铁矿物与脉石矿物之间的分选差异，再经过磁选分离才能获得品位高的铁精矿；而介于两者之间的操作条件得到的棕色型烧渣，由于含铁矿物复杂，其选矿难度更大。

3FeS₂+5O₂＝Fe₃O₄+6SO₂  (1)

4FeS₂+11O₂＝2Fe₂O₃+8SO₂(2)

因此，黑色型烧渣易于提高铁品位但硫含量高；红色型烧渣可获得硫含量相对较低的铁精矿，但不易提高铁品位，且采用磁化焙烧-磨选处理方法，其工艺路线长、投资大，且需经过高温焙烧过程，导致能耗高、生产成本高，且以煤为燃料和还原剂的焙烧过程产生大量的CO_x、NO_x、SO_x、H₂S等有害气体而造成二次污染，使得其在经济和环境效益上不具备竞争力。

本发明提出在硫铁矿焙烧时生产红色型烧渣，使硫铁矿中的硫充分烧出，然后在烧渣中加入还原剂生物质，利用烧渣自身的余热使烧渣与生物质发生磁化焙烧反应，焙烧后进行磁选分离而得到铁精矿。本发明不但能得到高铁低硫的铁精矿，还可利于烧渣余热而降低磁化焙烧的能源消耗，且利用成本低廉、可再生的清洁能源生物质替代煤炭类化石燃料作磁化焙烧的还原剂，可降低磁化焙烧的成本，并大幅减少污染物的产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过调控硫铁矿焙烧过程，使硫铁矿焙烧后形成低硫的烧渣，再通过在热态烧渣中添加生物质，使烧渣中的赤铁矿转化成磁铁矿，从而有利于含铁矿物分离而获得高铁品位的铁精矿的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法，包括以下步骤：

控制硫铁矿焙烧的条件使得产出低硫的含Fe₂O₃红色型烧渣，然后在烧渣中加入生物质，利用烧渣自身的温度使烧渣与生物质进行磁化焙烧，冷却后经过磨矿、磁选工序而获得铁品位大于63％、硫含量低于0.2％、铁回收率大于80％的高铁低硫型铁精矿。

上述生成低硫的含Fe₂O₃红色型烧渣的条件是控制硫铁矿焙烧的温度为900～950℃，空气过剩系数为115～1.25。

上述方法中烧渣优选排入到冷却器中，再在冷却器中加入生物质进行磁化焙烧反应。

所述的生物质包括农业废弃物玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、林业加工的废料、木质生物、甘蔗渣、油料渣滓、果壳加工废弃物中的一种或几种经炭化得到的生物炭。

所述的生物质，要求其固定碳含量70～90％、挥发份5～25％、灰分5～20％。

所述的生物质，其平均粒径为0.5～2mm，用量为硫铁矿烧渣质量的2～6％。

本发明的特征及带来的有益效果：

(1)硫铁矿在较高的焙烧温度和较大的空气过剩系数下，有利于硫的烧出，从而得到硫含量低的硫铁矿烧渣。

(2)在冷却器中直接加入生物质，可利用烧渣自身的温度将烧渣进行还原焙烧，且烧渣进入冷却器的温度一般为700～800℃，与生物质磁化焙烧硫铁矿烧渣所需的温度吻合，因此，在冷却器中焙烧不但可以缩短工艺流程，不增加处理设备，还可降低磁化焙烧的能耗。

(3)采用生物质为还原剂，由于生物质相比无烟煤、烟煤等化石燃料，其反应活性更强，从而可以在较低的温度下将烧渣中的赤铁矿快速还原成磁铁矿，可提高磁化焙烧的效率。

(4)采用生物质磁化焙烧硫铁矿烧渣，由于生物质低硫、低氮的特点，可大幅减少焙烧过程污染物的产生。

因此，通过控制硫铁矿焙烧使得形成低硫的硫铁矿烧渣，同时结合生物质磁化焙烧热态烧渣，可在不增加处理设备的条件下，获得高铁低硫的铁精矿。

具体实施方式

下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。

实施例1：采用硫含量为34.5％的硫铁矿，在温度900℃、空气过剩系数为1.20的条件下进行焙烧得到硫含量为0.42％的烧渣，在烧渣排入到冷却器中同时加入占烧渣重量3.5％、平均粒径为1.1mm的秸秆炭，秸秆炭的固定碳含量为70.20％、挥发份18.55％、灰分11.25％。将硫铁矿烧渣在冷却器中磁化焙烧后冷却，将其磨到-0.045mm占90.15％，然后在1240GS的磁场强度下进行磁选，可获得铁品位为64.35％、S含量为0.15％、铁回收率为83.66％的铁精矿。

实施例2：采用硫含量为36.7％的硫铁矿，在温度925℃、空气过剩系数为1.25的条件下进行焙烧得到硫含量为0.35％的烧渣，在烧渣排入到冷却器中同时加入占烧渣重量3.2％、平均粒径为0.9mm的山楂果核炭，果核炭的固定碳含量为75.11％、挥发份14.28％、灰分10.61％。将硫铁矿烧渣在冷却器中磁化焙烧后冷却，将其磨到-0.045mm占91.62％，然后在1240GS的磁场强度下进行磁选，可获得铁品位为64.71％、S含量为0.10％、铁回收率为82.57％的铁精矿。

相比常规的采用低焙烧温度、低空气过剩系数得到以Fe₃O₄为主的黑色型烧渣，然后将其磨矿、磁选，得到的铁精矿一般残硫量大于0.5％，而采用本发明得到的铁精矿，硫含量可降低到0.2％以下。

相比常规的采用高焙烧温度、高空气过剩系数得到以Fe₂O₃为主的红色型烧渣，然后将冷态烧渣压团、采用无烟煤磁化焙烧、破碎、磁选，得到的铁精矿一般铁品位为62％左右、铁回收率为75％左右，而采用本发明由于磁化焙烧直接在冷却器中进行，不但可省去压团、焙烧、破碎等流程，从而节省投资和减少加工成本，还可利用生物质灰分低、反应温度低的特点，获得高效的磁化焙烧效果，从而获得铁品位大于63％、铁回收率大于80％的铁精矿。

Claims (6)

1.利用硫铁矿烧渣生产高铁低硫型铁精矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：控制硫铁矿焙烧的条件使得产出低硫的含Fe₂O₃红色型烧渣，然后在烧渣中加入生物质，利用烧渣自身的温度使烧渣与生物质进行磁化焙烧，冷却后经过磨矿、磁选工序而获得铁品位大于63％、硫含量低于0.2％、铁回收率大于80％的高铁低硫型铁精矿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成低硫的含Fe₂O₃红色型烧渣的条件是控制硫铁矿焙烧的温度为900～950℃，空气过剩系数为115～1.25。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，烧渣排入到冷却器中，再在冷却器中加入生物质进行磁化焙烧反应。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生物质包括农业废弃物玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、林业加工的废料、木质生物、甘蔗渣、油料渣滓、果壳加工废弃物中的一种或几种经炭化得到的生物炭。

5.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述的生物质，要求其固定碳含量70～90％、挥发份5～25％、灰分5～20％。

6.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述的生物质，其平均粒径为0.5～2mm，用量为硫铁矿烧渣质量的2～6％。