CN103305650B - 一种菱铁矿资源高效综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

一种菱铁矿资源高效综合利用方法，是将菱铁矿原矿经过破碎、筛分后，加入到链箅机-回转窑中，进行预热和还原焙烧；还原焙烧矿冷却后过筛，得到筛上、筛下两个粒级的还原焙烧矿；分别对两个粒级的还原焙烧矿进行干式磁选，得到磁性产物以及非磁性产物；将磁性产物合并后破碎，然后进行至少一次磨矿和磁选，得到直接还原铁粉和第一尾渣；对筛上粒级非磁性产物进行风力分选，得到半焦和第二尾渣；将第一尾渣、第二尾渣以及筛下粒级的非磁性产物混合，作为生产水泥的原料；回转窑尾气用于锅炉燃料。本发明充分利用劣质铁矿资源和劣质煤，生产优质直接还原铁，省去炼焦、烧结和高炉炼铁，减少废气排放，改善环境；副产半焦，用做铁矿烧结固体燃料。

Description

一种菱铁矿资源高效综合利用方法
技术领域
本发明公开了一种菱铁矿资源高效综合利用方法；属于钢铁冶金技术领域。
背景技术
随着中国钢铁工业飞速发展，世界铁矿石供应日渐紧张，铁矿石价格大幅度上升。因此，充分利用国内菱铁矿资源有着广阔的市场和应用前景。
菱铁矿为含碳酸盐的矿物，与脉石矿物方解石等碳酸盐矿物的性能非常相似，而且基本没有磁性。采用传统选矿方法如重选、磁选或浮选及联合选矿工艺难以对菱铁矿进行有效富集。目前比较有效的分选方法为磁化焙烧-磁选，制备出磁铁精矿用于烧结或球团矿的生产。磁化焙烧技术核心为回转窑或多膛炉，在此类冶金炉中，在800-900℃及弱还原气氛下（配5-10%煤）将菱铁矿矿石中基本无磁性的碳酸铁（Fe2O3）转化为强磁性的磁铁矿(Fe3O4)，再采用简单的弱磁选工艺就可制备出磁铁精矿，可用于进一步生产球团矿或烧结矿，为高炉炼铁提供炉料。磁化焙烧-磁选工艺只能为钢铁生产长流程提供含铁原料。
发明目的
本发明的目的在于针对菱铁矿复杂难分选的特点，提供一种煤基直接还原-磁选的菱铁矿资源高效综合利用方法，充分利用劣质铁矿资源和劣质煤，生产优质直接还原铁，扩大优质特殊钢生产原料来源，强化电炉冶炼。生产的直接还原铁作为电炉炼钢原料，省去炼焦、烧结和高炉炼铁，减少废气排放，改善环境。此外，还可副产半焦，可用做铁矿烧结固体燃料。全部尾渣用于水泥生产，实现无废渣排放。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，是将菱铁矿原矿经过破碎、筛分后，加入到链箅机-回转窑中，进行预热和还原焙烧；还原焙烧矿冷却后过筛，得到筛上、筛下两个粒级的还原焙烧矿；分别对两个粒级的还原焙烧矿进行干式磁选，分别得到筛上粒级和筛下粒级的磁性产物以及非磁性产物；将筛上粒级和筛下粒级的磁性产物合并后破碎，然后进行至少一次磨矿和磁选，得到直接还原铁粉和第一尾渣；对筛上粒级非磁性产物进行风力分选，得到半焦和第二尾渣；将第一尾渣、第二尾渣以及筛下粒级的非磁性产物混合，作为生产水泥的原料；回转窑尾气用于锅炉燃烧产生蒸汽发电。还原焙烧矿冷却后过筛时，筛的孔径为2-4mm。回转窑尾气中含CO浓度为18-27%。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，所述菱铁矿原矿含铁品位20%-40%；破碎后筛分，取粒度为5-30mm的菱铁矿原矿加入到链箅机-回转窑。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，预热温度为300-900℃，预热时间10-20min。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，还原焙烧工艺参数为：还原剂为烟煤，还原焙烧温度1000-1250℃，焙烧时间60-180min，烟煤的加入比例为菱铁矿原矿质量的0.7-2.7倍。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，还原焙烧矿冷却是将还原焙烧矿送入冷却圆筒，冷却圆筒外喷水冷却到还原焙烧矿温度低于100℃。
本发明一种菱铁矿资源高效综合利用方法，粒度≥3mm和粒度≤3mm两个粒级的磁性产物合并破碎，得到破碎矿料，破碎矿料经球磨机磨矿至：粒度≤0.074mm的粒级比例的质量至少占细磨物料总质量的75%；磁选采用筒式弱磁选机，磁场强度为0.1-0.3T。
本发明的机理简述于下：
由于菱铁矿为含碳酸盐的矿物，与脉石矿物方解石等碳酸盐矿物的性能非常相似，而且基本没有磁性。无法采用传统选矿方法进行菱铁矿资源的开发利用。本发明采用直接还原方法，以菱铁矿块矿为原料，以劣质烟煤为还原剂，加入过量的煤，在1000-1250℃的强还原气氛下，在链箅机-回转窑内，将菱铁矿矿石中基本无磁性的碳酸铁（FeCO3）转化为强磁性的金属铁，采用简单的破碎、磨矿和磁选工艺，就可生产出含铁品位高于88-92%的优质直接还原铁粉。在链箅机上对菱铁矿矿块矿进行预热，加速菱铁矿在回转窑内的升温和还原速率。由于在回转窑内还原是在大量碳过剩的条件下进行，从非磁性物中还可回收半焦，是一种适用于铁矿粉烧结的固体燃料。将所有环节的尾渣混合（含铁、硅和碳），全部用于水泥生产，实现了无废渣排放。回转窑尾气含CO浓度高达18-27%，可用于锅炉燃烧发电。因此，本发明是一种铁、焦和电联产的短流程,是一种资源利用率高、环境友好的新工艺。
发明的优点和积极效果
本发明的关键在于对复杂难选的菱铁矿石，采用链箅机－回转窑还原焙烧装置，通过利用窑尾热废气在链箅机上预热块矿，使还原焙烧时间明显缩短及省能耗。在回转窑内将碳酸铁转化为强磁性的金属铁，再通过简单的磁选工艺就可生产出直接还原铁粉，工艺流程简单，设备投资省、占地少，分选效果好。
直接还原铁粉可作为电炉炼钢原料，缩短钢铁生产工艺流程，省去炼焦、烧结和高炉冶炼，可节能降耗。
对含铁品位20－40%的菱铁矿块矿（5-30mm），经过直接还原焙烧-磁选工艺处理，获得铁品位（含量铁量）88－92%左右,金属化率大于90%的优质直接还原铁粉，铁回收率大于80%。直接还原铁粉是一种电炉冶炼优质特殊钢的优质原料。
在还原过程中加入过量的劣质烟煤为还原剂。在非磁性物中有过剩的炭，通过风力分选和筛分，可副产含碳量大于70%的半焦，是一种替代焦粉，用于铁矿粉烧结的优质固体燃料，可提高煤炭资源利用率和附加值。回转窑窑尾烟气中CO含量高，发热量大，可用于锅炉发电。
还原焙烧矿磁选尾矿仍含有一定量的铁和大量的二氧化硅，风力分选尾矿含较高的碳，所有尾渣的混合物是生产水泥的优质原料。从而实现菱铁矿资源无尾渣高效利用。
本发明针对难选菱铁矿资源，采用煤基直接还原-磁选工艺，一步生产出直接还原铁粉，为电炉冶炼优质特殊钢提供原料，对改善钢铁工业产品结构，缩短工艺流程具有重要意义。本发明充分利用劣质铁矿资源和劣质煤，生产优质直接还原铁，扩大优质特殊钢生产原料来源，强化电炉冶炼。生产的直接还原铁作为电炉炼钢原料，省去炼焦、烧结和高炉炼铁，减少废气排放，改善环境。此外，还可副产半焦，可用做铁矿烧结固体燃料。全部尾渣用于水泥生产，实现无废渣排放。
附图说明
附图1为本发明工艺流程图.
具体实施方式
实施例1
对含铁品位为20.5%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度300℃，预热时间20min，还原焙烧温度1000℃，焙烧时间180min，烟煤加入比例为1000kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为88.5%,铁的回收率为80.4%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分选，得到含碳70.5%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为21%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例2
对含铁品位为30.7%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度300℃，预热时间15min，还原焙烧温度1100℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为1000kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为90.7%,铁的回收率为85.1%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳71.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为18%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例3
对含铁品位为39.8%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度300℃，预热时间15min，还原焙烧温度1050℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为1500kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为93.6%,铁的回收率为88.9%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳73.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为25%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例4
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度400℃，预热时间12min，还原焙烧温度1050℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为2700kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为91.5%,铁的回收率为89.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳73.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为19%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例5
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度500℃，预热时间12min，还原焙烧温度1050℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为1200kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为92.7%,铁的回收率为90.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳73.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为20%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例6
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度700℃，预热时间10min，还原焙烧温度1050℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为1200kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为90.7%,铁的回收率为91.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳73.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为21%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例7
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度700℃，预热时间15min，还原焙烧温度1100℃，焙烧时间60min，烟煤加入比例为2700kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为92.7%,铁的回收率为90.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳73.7%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为23%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例8
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度700℃，预热时间12min，还原焙烧温度1100℃，焙烧时间90min，烟煤加入比例为2700kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为92.7%,铁的回收率为92.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳75.0%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为27%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。
实施例9
对含铁品位为32.3%的菱铁矿原矿，经过破碎筛分，5-30mm粒级菱铁矿直接布在链箅机上进行干燥预热.预热温度900℃，预热时间10min，还原焙烧温度1250℃，焙烧时间60min，烟煤加入比例为1500kg/t矿。还原焙烧产品进入冷却圆筒，外喷水冷却到低于100℃。冷却后的还原焙烧产品经过筛分，分成+3mm和-3mm两个粒级。对两个级别分别进行干式弱磁选，得到磁性产品和非磁性物。将+3mm和-3mm粒级两个磁性产品合并进行破碎、磨矿和磁选。采用球磨机磨矿，第一次磨矿细度为－0.074mm75%，第二段磨矿细度为－0.074mm，均采用筒式弱磁选机分选，磁场强度为0.1-0.3T,得到直接还原铁粉。直接还原铁粉铁品位为91.7%,铁的回收率为89.0%。对+3mm粒级的非磁性物进行风力分分选，得到含碳72.3%的半焦。将磁性产品磁选尾渣、+3mm粒级的非磁性物风力分选尾渣、-3mm粒级的非磁性物合并（含铁、硅、碳），送水泥厂。回转窑尾气中CO含量为23%，通过除尘后直接送入锅炉燃烧生产蒸汽发电。

Claims (5)

1. 一种菱铁矿资源高效综合利用方法，是将菱铁矿原矿经过破碎、筛分后，加入到链箅机-回转窑中，进行预热和还原焙烧；还原焙烧矿冷却后过筛，得到筛上、筛下两个粒级的还原焙烧矿；分别对两个粒级的还原焙烧矿进行干式磁选，分别得到筛上粒级和筛下粒级的磁性产物以及非磁性产物；将筛上粒级和筛下粒级的磁性产物合并后破碎，然后进行至少一次磨矿和磁选，得到直接还原铁粉和第一尾渣；对筛上粒级非磁性产物进行风力分选，得到半焦和第二尾渣；将第一尾渣、第二尾渣以及筛下粒级的非磁性产物混合，作为生产水泥的原料；回转窑尾气用于锅炉燃烧产生蒸汽发电；
所述菱铁矿原矿含铁品位20%-40%；破碎后筛分，取粒度为5-30 mm的菱铁矿原矿加入到链箅机-回转窑中；
预热温度为300-900℃，预热时间10-20 min；
还原焙烧工艺参数为：还原剂为烟煤，还原焙烧温度1000-1250℃，焙烧时间60-180 min，烟煤的加入比例为菱铁矿原矿质量的0.7-2.7倍。
2.根据权利要求1所述的一种菱铁矿资源高效综合利用方法，其特征在于：还原焙烧矿冷却是将还原焙烧矿送入冷却圆筒，冷却圆筒外喷水冷却到还原焙烧矿温度低于100℃。
3.根据权利要求1所述的一种菱铁矿资源高效综合利用方法，其特征在于：还原焙烧矿冷却后过筛时，筛的孔径为2-4mm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种菱铁矿资源高效综合利用方法，其特征在于：筛上粒级和筛下粒级的磁性产物合并破碎，得到破碎矿料，破碎矿料再经球磨机磨矿至：粒度≤0.074 mm的粒级比例至少占细磨物料总质量的75%；磁选采用筒式弱磁选机，磁场强度为0.1-0.3T。
5.根据权利要求4所述的一种菱铁矿资源高效综合利用方法，其特征在于：回转窑尾气中含CO浓度为 18-27%。
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