发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种采用高磷鲕状赤铁矿制备高磷铁粉的方法,目的是实现高磷鲕状赤铁矿中铁的有效回收,同时实现高磷鲕状赤铁矿石中磷的综合利用。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行:
(1)还原:将高磷鲕状赤铁矿石和煤块分别破碎至2mm以下,将破碎得到的矿石粉与煤粉混合均匀,形成混合物料,其中煤粉质量是矿石粉的20~50%,将混合物料在1100~1250℃的条件下还原30~70min,得到金属化率大于85%的还原物料;
(2)分选:将还原物料加水配制成质量浓度为60~70%的料浆,采用筒式球磨机球磨料浆,至料浆中细度小于0.074mm的物料占全部物料总重量的75~90%,然后通过对矿浆进行一段磁选,控制一段磁选中磁选机的电流为3-5A,磁选得到精矿和尾矿,对一段磁选获得的精矿进行二段磁选,控制磁选机的电流为1-3A,最终获得铁品位≥90%、磷含量≥1.5%、铁回收率≥90%、磷回收率≥60%的高磷铁粉。
与现有技术相比,本发明的特点和有益效果是:
本发明方法是在高温下将矿石中的铁矿物还原为金属铁,通过控制还原过程中的还原条件强化磷矿物的还原与迁移,使矿石中大于70%的磷进入铁相,将矿石中部分磷矿物还原为单质磷,并强化磷迁移进入铁相,之后,通过磁选获得高磷铁粉(P≧1.5%)。
本发明方法得到的高磷铁粉可作为炼钢的原料,在获得合格钢材的同时可获得富磷钢渣(P2O5的含量大于10%),富磷钢渣可作为磷肥或作为进一步提取磷的原料,本发明方法不仅实现了高磷鲕状赤铁矿中铁的有效回收,同时也为矿石中磷的综合利用创造了条件。
与现有技术的磁选与浮选相结合的工艺相比,更能实现高磷鲕状赤铁矿石中磷和铁的综合回收与利用。
具体实施方式
实施例1
以鄂西某高磷鲕状赤铁矿为矿样,矿石中主要成分按质量百分比含Fe 45.36%,P 1.32%,SiO2 22.61%,Al2O3 6.03%,CaO 4.76%。以某地洗精煤为还原剂,其主要组成按质量百分比含固定碳68.21%,挥发分17.66%,灰分11.86%。
(1)还原:将高磷鲕状赤铁矿石和煤块分别破碎至2mm以下,将破碎得到的矿石粉与煤粉混合均匀,形成混合物料,其中煤粉质量是矿石粉质量的40%,将混合物料在1250℃的条件下还原50min,经化学分析可知,还原物料金属化率为91.06%,矿石中75.16%的磷进入金属铁相;
(2)分选:将还原物料加水配制成质量浓度为70%的料浆,采用筒式球磨机球磨料浆,至料浆中细度小于0.074mm的物料占全部物料总重量的86.32%,然后通过对矿浆进行一段磁选,控制一段磁选中磁选机的电流为4.5A,磁选得到精矿和尾矿,对一段磁选获得的精矿进行二段磁选,控制磁选机的电流为1A,最终获得高磷铁粉,其磁选结果如表1所示,其成分如表2所示,其XRD图如图2所示,从图中可以看出铁粉中主要成分为金属铁,并含有少量SiO2、(Mg,Fe)2SiO4、FeAl2O4等杂质。
表1 还原物料磁选结果%
表2 高磷铁粉主要化学成分(质量分数,%)
Fe |
MFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P |
S |
91.21 |
87.26 |
1.03 |
2.73 |
1.58 |
0.66 |
0.30 |
2.01 |
0.02 |
实施例2
以鄂西某高磷鲕状赤铁矿为矿样,矿石中主要成分按质量百分比含Fe 41.31%,P 0.89%,SiO2 16.12%,Al2O3 10.08%,CaO 3.76%,MgO 3.01;以某地普通烟煤为还原剂,其主要组成按质量百分比含固定碳57.1%,挥发分28.3%,灰分6.28%。
(1)还原:将高磷鲕状赤铁矿石和煤块分别破碎至2mm以下,将破碎得到的矿石粉与煤粉混合均匀,形成混合物料,其中煤粉质量是矿石粉质量的50%,将混合物料在1200℃的条件下还原70min,经化学分析可知,还原物料金属化率为94.66%,矿石中76.29%的磷进入金属铁相;
(2)分选:将还原物料加水配制成质量浓度为65%的料浆,采用筒式球磨机球磨料浆,至料浆中细度小于0.074mm的物料占全部物料总重量的88.15%,然后通过对矿浆进行一段磁选,控制一段磁选中磁选机的电流为5A,磁选得到精矿和尾矿,对一段磁选获得的精矿进行二段磁选,控制磁选机的电流为1.2A,最终获得高磷铁粉,磁选结果如表3所示,高磷铁粉的成分如表4所示。
表3 还原物料磁选结果%
表4 高磷铁粉主要化学成分(质量分数,%)
Fe |
MFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P |
S |
90.88 |
86.08 |
1.45 |
2.51 |
1.22 |
0.79 |
0.41 |
1.81 |
0.05 |
实施例3
以鄂西某高磷鲕状赤铁矿为矿样,矿石中主要成分按质量百分比含Fe 41.31%,P 0.89%,SiO2 16.12%,Al2O3 10.08%,CaO 3.76%,MgO 3.01;以某地洗精煤为还原剂,其主要组成按质量百分比含固定碳68.21%,挥发分17.66%,灰分11.86%。
(1)还原:将高磷鲕状赤铁矿石和煤块分别破碎至2mm以下,将破碎得到的矿石粉与煤粉混合均匀,形成混合物料,其中煤粉质量是矿石粉质量的20%,将混合物料在1100℃的条件下还原70min,经化学分析可知,还原物料金属化率为89.62%,矿石中70.09%的磷进入金属铁相;
(2)分选:将还原物料加水配制成质量浓度为60%的料浆,采用筒式球磨机球磨料浆,至料浆中细度小于0.074mm的物料占全部物料总重量的75%,然后通过对矿浆进行一段磁选,控制一段磁选中磁选机的电流为3A,磁选得到精矿和尾矿,对一段磁选获得的精矿进行二段磁选,控制磁选机的电流为3A,最终获得高磷铁粉,磁选结果如表5所示,高磷铁粉的成分如表6所示。
表5 还原物料磁选结果%
表6 高磷铁粉主要化学成分(质量分数,%)
实施例4
以鄂西某高磷鲕状赤铁矿为矿样,矿石中主要成分按质量百分比含Fe 41.31%,P 0.89%,SiO2 16.12%,Al2O3 10.08%,CaO 3.76%,MgO 3.01%;以某地普通烟煤为还原剂,其主要组成按质量百分比含固定碳57.1%,挥发分28.3%,灰分6.28%。
(1)还原:将高磷鲕状赤铁矿石和煤块分别破碎至2mm以下,将破碎得到的矿石粉与煤粉混合均匀,形成混合物料,其中煤粉质量是矿石粉质量的30%,将混合物料在1250℃的条件下还原30min,经化学分析可知,还原物料金属化率为85.02%,矿石中73.33%的磷进入金属铁相;
(2)分选:将还原物料加水配制成质量浓度为60%的料浆,采用筒式球磨机球磨料浆,至料浆中细度小于0.074mm的物料占全部物料总重量的90%,然后通过对矿浆进行一段磁选,控制一段磁选中磁选机的电流为4A,磁选得到精矿和尾矿,对一段磁选获得的精矿进行二段磁选,控制磁选机的电流为2A,最终获得高磷铁粉,磁选结果如表7所示,高磷铁粉的成分如表8所示。
表7 还原物料磁选结果%
表8 高磷铁粉主要化学成分(质量分数,%)
Fe |
MFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P |
S |
90.19 |
86.35 |
1.02 |
2.75 |
1.60 |
0.61 |
0.28 |
1.95 |
0.02 |