CN103643033B - 一种组合添加剂降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法 - Google Patents
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Abstract
一种组合添加剂降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法，属于矿物资源利用领域。其步骤如下：（1）海滨钛磁铁矿为原料，加入煤泥和组合添加剂，混合均匀；（2）将配好的混合物料置于坩埚中，并加盖；（3）坩埚置于马弗炉中，进行直接还原焙烧；（4）焙烧矿自然冷却后破碎至一定粒度；（5）破碎后的焙烧矿进行磨矿、弱磁选，所得磁性产品即为直接还原铁。本发明所用原料主要为海滨钛磁铁矿，采用煤泥做还原剂，CaO和NaF做组合添加剂，通过煤泥与组合添加剂的共同作用，来降低直接还原铁中钛的含量，最终得到产品中铁品位在90%～95%，二氧化钛含量低于0.5%。
Description
技术领域
本发明属于矿物资源利用领域，提供了一种采用组合添加剂降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法。
技术背景
随着我国经济的发展，钢铁产业对铁矿石的需求迅速增长，而我国铁矿石资源储量不足，已查明的铁矿石储量为576.71亿t，其中可开采、有经济价值的铁矿资源仅有120多亿t。目前，我国铁矿石大量进口，而进口铁矿石价格昂贵，因此，国内许多公司到国外特别是第三世界国家开发铁矿资源，像印度尼西亚等国拥有的大量海滨砂矿则是目前开发的主要目标之一。
海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐、潮流和海流作用，使砂质沉积物中的重矿物碎屑富集而形成的矿床；海滨砂矿主要的有用矿物有钛铁矿、钛磁铁矿、磁铁矿和锆石等；海滨砂矿最主要的特点是粒度细、品位高、分布广，海滨砂矿中的钛磁铁矿在印度尼西亚、日本、菲律宾、澳大利亚等地沿海均有分布。海滨钛磁铁矿中铁的品位高，也易于开采，但其中钛含量很高，这对于得到优质铁精矿是不利的。目前除新西兰北海岸的含钒钛海滨砂矿通过重选获得含钒钛的铁精矿后，采用回转窑预还原—电炉法使海滨钛磁铁矿得到小规模利用外，其他类似资源尚未得到成功利用。在已公开的专利中，大多提供的是对海滨砂矿进行选别的设备或工艺方法，并没有提到选别的最终产品中降低钛含量的问题，而CN201310105123.7中提出了一种通过煤基直接还原焙烧分离海滨钛磁铁矿中铁和钛的方法，其以煤为还原剂，添加剂为碳酸钠和硼酸钠，并且需要使用膨润土为粘结剂，压球后进行直接还原焙烧，整个工艺过程中使用优质煤粉的成本较高，且添加剂种类多、工艺流程较为复杂。
随着经济技术的发展进步，在矿物选别过程中，希望用更少的添加剂，更为精简的工艺来达到最为优化的技术指标。本发明的目的是，采用煤泥与组合添加剂来降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的含量，该方法还原剂价格低廉，添加剂仅为两种的组合，且用量少，最终得到的直接还原铁质优，符合冶炼的标准，整个工艺过程也比较简单，因而其经济效益显著。
发明内容
本发明针对现有处理方法不能很好降低钛磁铁矿直接还原铁中钛的含量以及降钛过程中添加剂种类多、用量大、工艺流程复杂等问题，提出了一种采用煤泥与组合添加剂来降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛含量的方法。对于海滨钛磁铁矿的开采利用具有较高的参考价值。
一种组合添加剂降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法，主要包括以下步骤：
（1）以粒度为-2mm的海滨钛磁铁矿为原料，加入还原剂煤泥和组合添加剂CaO、NaF，混合均匀；其中，还原剂煤泥的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的15%～25%，组合添加剂中CaO的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的4%～12%，NaF的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的1%～3%；
（2）将步骤（1）中混合均匀的物料置于石墨坩埚中，并给坩埚加盖，以保证还原焙烧过程中的还原性气氛；
（3）将步骤（2）中的石墨坩埚在室温或升到指定温度时放入马弗炉，在1100℃～1180℃的温度下焙烧40～60min（焙烧温度根据原矿性质进行调整），取出坩埚，自然冷却至室温；
（4）将坩埚中的焙烧产品取出，破碎至-1mm，放入棒磨机进行磨矿，磨矿质量浓度为67%，磨矿产品粒度为-0.074mm占90%以上；
（5）磨矿产品通过弱磁选进行选别，磁场强度为90～130kA/m，得到的磁性产品即为直接还原铁。
利用上述方法，最终可以使直接还原铁中二氧化钛的含量降到0.5%以下，并且保持产品中铁的品位和回收率均在90%以上。
与现有工艺方法相比，本发明具有如下优点：
（1）常规选矿方法不能够很好的降低钛磁铁矿选别产品中钛的含量，本发明通过直接还原焙烧磁选的工艺使产品中二氧化钛品位降到了0.5%以下，获得了优质铁产品；
（2）本发明采用煤泥作还原剂，来代替以往的优质煤粉和焦炭，不仅节约了经济成本，而且对于煤泥的利用也提供了一个新的途径；
（3）本发明仅采用CaO和NaF作为组合添加剂，相较以往方法，药剂种类、用量减少，且组合添加剂的来源较为广泛，污染物排放量也较少，降低了经济成本；
（4）本发明采用粉矿直接进行还原焙烧，无需压球，工艺流程简单，而且也可采用海滨钛磁铁矿原矿直接进行还原焙烧，无需其他处理，更为符合生产上的需要；
（5）本发明中，配好的粉矿可以在室温时放入马弗炉，随炉升温，进行直接还原焙烧；也可在马弗炉温度升高至一定温度时放入，操作比较灵活，适合工业生产的需要。
附图说明
图1为本发明采用组合添加剂来降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法的工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
（1）以某海滨钛磁铁矿为原料，其中铁品位54.39%，二氧化钛品位9.87%，加入25%的煤泥和8%的CaO、2%的NaF，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉矿置于石墨坩埚中，并给坩埚加盖，以保证还原焙烧过程中的还原性气氛；
（3）将步骤（2）中的石墨坩埚在室温时放入马弗炉，随炉升温，在1100℃的温度下焙烧60min，取出坩埚，自然冷却至室温；
（4）将坩埚中的焙烧产品取出，破碎至-1mm，放入棒磨机进行磨矿，磨矿质量浓度为67%，磨矿产品粒度为-0.074mm占95%；
（5）磨矿产品通过弱磁选进行选别，磁场强度为100kA/m，得到的磁性产品即为直接还原铁。
其中，最终产品中二氧化钛含量降到0.42%，铁品位为92.68%，铁回收率为90.38%。
实施例2
（1）以某海滨钛磁铁矿为原料，其中铁品位50.85%，二氧化钛品位13.33%，加入20%的煤泥和4%的CaO、1%的NaF，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉矿置于石墨坩埚中，并给坩埚加盖，以保证还原焙烧过程中的还原性气氛；
（3）将步骤（2）中的石墨坩埚在马弗炉温度达到1150℃时放入马弗炉中，在1150℃的温度下焙烧50min，取出坩埚，自然冷却至室温；
（4）将坩埚中的焙烧产品取出，破碎至-1mm，放入棒磨机进行磨矿，磨矿质量浓度为67%，磨矿产品粒度为-0.074mm占90%；
（5）磨矿产品通过弱磁选进行选别，磁场强度为90kA/m，得到的磁性产品即为直接还原铁。
其中，最终产品中二氧化钛含量降到0.46%，铁品位为90.14%，铁回收率为91.08%。
实施例3
（1）以某海滨钛磁铁矿为原料，其中铁品位47.25%，二氧化钛品位18.84%，加入18%的煤泥和6%的CaO、1.5%的NaF，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合均匀的粉矿置于石墨坩埚中，并给坩埚加盖，以保证还原焙烧过程中的还原性气氛；
（3）将步骤（2）中的石墨坩埚在室温时放入马弗炉，随炉升温，在1180℃的温度下焙烧45min，取出坩埚，自然冷却至室温；
（4）将坩埚中的焙烧产品取出，破碎至-1mm，放入棒磨机进行磨矿，磨矿质量浓度为67%，磨矿产品粒度为-0.074mm占98%；
（5）磨矿产品通过弱磁选进行选别，磁场强度为120kA/m，得到的磁性产品即为直接还原铁。
其中，最终产品中二氧化钛含量降到0.47%，铁品位为90.33%，铁回收率为93.27%。
Claims (1)
1.一种组合添加剂降低海滨钛磁铁矿直接还原铁中钛的方法，其特征在于：主要步骤如下：
(1)以海滨钛磁铁矿为原料，加入还原剂、组合添加剂，混合均匀；其中，煤泥为还原剂，煤泥的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的15％～25％，组合添加剂为CaO和NaF的组合，CaO和NaF的质量比为4:1，CaO的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的4％～12％，NaF的添加比例为相对海滨钛磁铁矿质量的1％～3％；
(2)将混合均匀的物料置于坩埚中，并给坩埚加盖，保证焙烧过程中的还原性气氛；
(3)将坩埚置于马弗炉中，在1100℃～1180℃的温度下焙烧40～60min，取出坩埚，自然冷却至室温；
(4)将坩埚中的焙烧产品取出，破碎至-1mm，放入棒磨机进行磨矿，磨矿质量浓度为67％，磨矿产品粒度为-0.074mm占90％～98％；
(5)磨矿产品通过弱磁选进行选别，磁场强度为90～130kA/m，得到的磁性产品即为直接还原铁；
其中，原料海滨钛磁铁矿中全铁品位为45％～55％，二氧化钛品位为10％～25％；所得直接还原铁中二氧化钛含量小于0.5％，全铁品位为90％～95％。
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