CN103937963B

CN103937963B - 红土矿焙烧方法

Info

Publication number: CN103937963B
Application number: CN201410168491.0A
Authority: CN
Inventors: 马明生; 何荣权; 孙海阔
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: CN103937963A

Abstract

本发明公开了一种红土矿焙烧方法。该方法包括：将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床或回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物；以及将焙烧产物进行第一磁选处理，以便分别得到铁精矿和第一尾矿。根据本发明实施例的红土矿焙烧方法可以对红土矿进行有效分离得到铁精矿。

Description

红土矿焙烧方法

技术领域

本发明属于冶金工业领域，具体而言，本发明涉及一种红土矿焙烧方法。

背景技术

目前褐铁矿型红土矿冶炼工艺主要为高压酸浸或氨浸工艺。这些工艺一般来说都具有流程长、化学药剂消耗量大、资源利用程度低、渣排放量大的特点。尤其对于含有多金属的褐铁矿型红土矿，有效甚至高效分离并回收各种有价金属并实现铁矿物的利用显得尤为重要。

因此，现有焙烧分离技术有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种红土矿焙烧方法，该方法可以对红土矿进行有效分离得到铁精矿。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种红土矿焙烧方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床或回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物；以及

(2)将步骤(1)所得到的所述焙烧产物进行第一磁选处理，以便分别得到铁精矿和第一尾矿。

根据本发明实施例的红土矿焙烧方法通过在焙烧处理过程中加入硫化剂，使得红土矿中镍、铜和钴等金属元素以硫化物形式存在，进而经过磁选处理，使得磁性铁精矿得以分离。

另外，根据本发明上述实施例的红土矿焙烧方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述红土矿焙烧方法进一步包括：(3)将步骤(2)所得到的所述第一尾矿进行第一浮选处理，以便分别得到硫化物精矿和第二尾矿；以及(4)将步骤(3)所得到的所述第二尾矿进行第二磁选处理，以便分别得到铁精矿和第三尾矿。由此，可以显著提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，所述红土矿焙烧方法进一步包括：(5)将步骤(2)所得到的所述铁精矿进行第二浮选处理。由此们可以得到纯度较高的铁精矿。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，所述还原剂为选自天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种。由此，可以进一步提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，将红土矿与还原剂和硫化剂在回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，所述还原剂为选自煤、焦炭和兰炭中的至少一种。由此，可以进一步提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述硫化剂为选自硫磺和黄铁矿中的至少一种。由此，可以进一步提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述焙烧处理是在600～850摄氏度的温度下进行30～90分钟。由此，可以显著提高焙烧处理效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述第一磁选处理是在0.05～0.15T的磁场强度下进行的。由此，可以进一步提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述第二磁选处理是在0.08～0.2T的磁场强度下进行的。由此，可以进一步提高铁精矿分离效率。

在本发明的一些实施例中，在所述焙烧处理之前对所述红土矿进行干燥处理。由此，可以进一步提高铁焙烧处理效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的红土矿焙烧方法的流程示意图；

图2是根据本发明又一个实施例的红土矿焙烧方法的流程示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的红土矿焙烧方法的流程示意图；

图4是实施发明一个实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统的结构示意图；

图5是实施本发明又一个实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统的结构示意图；

图6是实施本发明再一个实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种红土矿焙烧方法。下面参考图1-3对本发明实施例的红土矿焙烧方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：焙烧处理

根据本发明的实施例，将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床或回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物。根据本发明的实施例，红土矿的成分并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，红土矿可以含有0.5～2.0重量份的Ni；35～60重量份的Fe；8～15重量份的SiO₂；2～8重量份的Al₂O₃；0.5～1.5重量份的MgO；0.01～0.5重量份的Cu；以及0.01～0.2重量份的Co。需要说明的是，上述红土矿中的镍、铁、铜和钴是以单质和化合物形式存在。根据本发明的实施例，还原剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，其中还原剂可以为选自天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种，需要解释的是，焦炉煤气和发生炉煤气均含有一氧化碳和氢气，天然气经过裂解处理后可以生成以一氧化碳和氢气为主的混合气体作为还原气；将红土矿与还原剂和硫化剂在回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，其中还原剂可以为选自煤、焦炭和兰炭中的至少一种。根据本发明的实施例，硫化剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，硫化剂可以为选自硫磺和黄铁矿中的至少一种。根据本发明的实施例，焙烧处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，焙烧处理可以在600～850摄氏度的温度下进行30～90分钟。该步骤中，具体的，红土矿中铁元素以褐铁矿和针铁矿为主要矿物形式存在，镍、铜、钴、硅、铝、钙和镁等均以氧化物胶体形式附着于含铁矿物中，经过焙烧处理使得铁矿物转变为铁精矿(Fe₃O₄)，镍、铜、钴以硫化物形式存在，而硅、铝、钙和镁仍以氧化物形式存在。发生的化学反应方程式如下列所示：

3FeO(OH)+2CO＝Fe₃O₄+2CO₂和6FeO(OH)+H₂＝2Fe₃O₄+4H₂O

NiO+CO＝Ni+CO₂和NiO+H₂＝Ni+H₂O

CuO+CO＝Cu+CO₂和CuO+H₂＝Cu+H₂O

CoO+CO＝Co+CO₂和CoO+H₂＝Co+H₂O

3Ni+2S＝Ni₃S₂

Co+S＝CoS

2Cu+S＝Cu₂S

S200：第一磁选处理

根据本发明的实施例，将上述焙烧产物进行第一磁选处理，从而可以得到铁精矿和第一尾矿。根据本发明的实施例，第一磁选处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一磁选处理可以在0.05～0.15T的磁场强度下进行的。发明人发现，若磁场强度过高，使得所得铁精矿中脉石含量增高，从而导致Ni品位降低。该步骤中，具体的，经过焙烧处理后的铁矿物转变为铁精矿(Fe₃O₄)，镍、铜、钴以硫化物形式存在，而硅、铝、钙和镁仍以氧化物形式存在，通过第一磁选处理，可以使得带有磁性的铁精矿与非磁性的镍、铜、钴硫化物和硅、铝、钙镁氧化物得以分离，从而可以分离得到铁精矿。

发明人发现，通过在焙烧处理过程中加入硫化剂，可以使得红土矿中镍、铜和钴等金属元素以硫化物形式存在，进而经过磁选处理，使得磁性铁精矿得以分离，从而可以实现矿石中各种金属的高效利用。

参考图2，根据本发明实施例的红土矿焙烧方法进一步包括：

S300：第一浮选处理

根据本发明的实施例，将上述所得第一尾矿进行第一浮选处理，从而可以分别得到硫化物精矿和第二尾矿。根据本发明的实施例，第一尾矿中可以含有镍、铜、钴硫化物和硅、铝、钙、镁氧化物以及少量的铁精矿。由此，经过浮选处理，可以将含镍、铜、钴硫化物精矿与含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物以及少量的铁精矿得以分离。

S400：第二磁选处理

根据本发明的实施例，将上述所得到的第二尾矿进行第二磁选处理，从而可以分别得到铁精矿和第三尾矿。根据本发明的实施例，第二磁选处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二磁选处理可以在0.08～0.2T的磁场强度下进行。根据本发明的实施例，第二尾矿中可以含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物以及少量的铁精矿。该步骤中，具体的，铁精矿具有磁性，而含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物为非磁性矿物，经过第二磁选处理，可以将带有磁性的铁精矿与非磁性的含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物得以分离，从而可以分离得到铁精矿。

参考图3，根据本发明实施例的红土矿焙烧方法进一步包括：

S500：第二浮选处理

根据本发明的实施例，将S200中所得到的铁精矿进行第二浮选处理，从而可以得到纯净的铁精矿。具体地，第一次磁选处理过程中利用较低磁场强度对磁铁矿进行预选，从而可以避免过大场强造成粗颗粒包裹有硫化矿的铁矿被选出，使得铁精矿杂质含量较低，但不可避免会有硫化矿进入铁精矿，由此利用第二浮选处理可以有效降低铁精矿中的硫化矿杂质含量，同时可以回收铁精矿中的硫化矿。

S600：干燥处理

根据本发明的实施例，在将红土矿进行焙烧处理之前对红土矿进行干燥处理。根据本发明的实施例，干燥方式并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用袋式干燥箱进行干燥或者旋风干燥。根据本发明的实施例，干燥处理后的红土矿含水量为5～20wt％。发明人发现，在将红土矿进行焙烧处理之前对红土矿进行干燥处理，可以显著提高后续焙烧处理效率。

为了方便理解，下面参考图4～6对实施本发明实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：

焙烧装置100：根据本发明的实施例，焙烧装置100适于将红土矿与还原剂和硫化剂在其中混合并进行焙烧处理，从而可以得到焙烧产物。根据本发明的实施例，焙烧装置100的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，焙烧装置100可以为流化床或回转窑。根据本发明的实施例，红土矿的成分并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，红土矿可以含有0.5～2.0重量份的Ni；35～60重量份的Fe；8～15重量份的SiO₂；2～8重量份的Al₂O₃；0.5～1.5重量份的MgO；0.01～0.5重量份的Cu；以及0.01～0.2重量份的Co。需要说明的是，上述红土矿中的镍、铁、铜和钴是以单质和化合物形式存在。根据本发明的实施例，还原剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，其中还原剂可以为选自天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种，需要解释的是，焦炉煤气和发生炉煤气均含有一氧化碳和氢气，天然气经过裂解处理后可以生成以一氧化碳和氢气为主的混合气体作为还原气；将红土矿与还原剂和硫化剂在回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，其中还原剂可以为选自煤、焦炭和兰炭中的至少一种。根据本发明的实施例，硫化剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，硫化剂可以为选自硫磺和黄铁矿中的至少一种。根据本发明的实施例，焙烧处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，焙烧处理可以在600～850摄氏度的温度下进行30～90分钟。该步骤中，具体的，红土矿中铁元素以褐铁矿和针铁矿为主要矿物形式存在，镍、铜、钴、硅、铝、钙和镁等均以氧化物胶体形式附着于含铁矿物中，经过焙烧处理使得铁矿物转变为铁精矿(Fe₃O₄)，镍、铜、钴以硫化物形式存在，而硅、铝、钙和镁仍以氧化物形式存在。发生的化学反应方程式如下列所示：

3FeO(OH)+2CO＝Fe₃O₄+2CO₂和6FeO(OH)+H₂＝2Fe₃O₄+4H₂O

NiO+CO＝Ni+CO₂和NiO+H₂＝Ni+H₂O

CuO+CO＝Cu+CO₂和CuO+H₂＝Cu+H₂O

CoO+CO＝Co+CO₂和CoO+H₂＝Co+H₂O

3Ni+2S＝Ni₃S₂

Co+S＝CoS

2Cu+S＝Cu₂S

第一磁选装置200：根据本发明的实施例，第一磁选装置200与焙烧装置100相连，且适于对焙烧产物进行第一磁选处理，从而可以分别得到铁精矿和第一尾矿。根据本发明的实施例，第一磁选处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一磁选处理可以在0.05～0.15T的磁场强度下进行的。发明人发现，若磁场强度过高，使得所得铁精矿中脉石含量增高，从而导致Ni品位降低。该步骤中，具体的，经过焙烧处理后的铁矿物转变为铁精矿(Fe₃O₄)，镍、铜、钴以硫化物形式存在，而硅、铝、钙和镁仍以氧化物形式存在，通过第一磁选处理，可以使得带有磁性的铁精矿与非磁性的镍、铜、钴硫化物和硅、铝、钙镁氧化物得以分离，从而可以分离得到铁精矿。

参考图5，实施本发明实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统可以进一步包括：

第一浮选装置300：根据本发明的实施例，第一浮选装置300与第一磁选装置200相连，且适于对第一尾矿进行第一浮选处理，从而可以分别得到硫化物精矿和第二尾矿。根据本发明的实施例，第一尾矿中可以含有镍、铜、钴硫化物和硅、铝、钙、镁氧化物以及少量的铁精矿。由此，经过浮选处理，可以将含镍、铜、钴硫化物精矿与含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物以及少量的铁精矿得以分离。

第二磁选装置400：根据本发明的实施例，第二磁选装置400与第一浮选装置300相连，且适于对第二尾矿进行第二磁选处理，从而可以分别得到铁精矿和第三尾矿。根据本发明的实施例，第二磁选处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二磁选处理可以在0.08～0.2T的磁场强度下进行。根据本发明的实施例，第二尾矿中可以含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物以及少量的铁精矿。该步骤中，具体的，铁精矿具有磁性，而含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物为非磁性矿物，经过第二磁选处理，可以将带有磁性的铁精矿与非磁性的含有硅、铝、钙、镁氧化物矿物得以分离，从而可以分离得到铁精矿。

参考图6，实施本发明实施例的红土矿焙烧方法的红土矿焙烧系统可以进一步包括：

第二浮选装置500：根据本发明的实施例，第二浮选装置500与所述第一磁选装置200相连，适于将第一磁选处理过程中所得到的铁精矿进行第二浮选处理，从而可以得到纯净的铁精矿。具体地，第一次磁选处理过程中利用较低磁场强度对磁铁矿进行预选，从而可以避免过大场强造成粗颗粒包裹有硫化矿的铁矿被选出，使得铁精矿杂质含量较低，但不可避免会有硫化矿进入铁精矿，由此利用第二浮选处理可以有效降低铁精矿中的硫化矿杂质含量，同时可以回收铁精矿中的硫化矿。

干燥装置600：根据本发明的实施例，干燥装置600与焙烧装置100相连，且适于在焙烧处理之前对红土矿进行干燥处理。根据本发明的实施例，干燥方式并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用袋式干燥箱进行干燥或者旋风干燥。根据本发明的实施例，干燥处理后的红土矿含水量为5～20wt％。发明人发现，在将红土矿进行焙烧处理之前对红土矿进行干燥处理，可以显著提高后续焙烧处理效率。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

矿石成分：Ni0.8％，Fe40％，SiO₂8％，Al₂O₃2％，MgO1.2％，Cu0.5％，Co0.2％,H₂O40％烧损6.5％。

辅料：硫磺、浮选药剂。

工艺过程：将矿石在200℃的温度下进行干燥处理，脱除35％的游离水，然后将干矿破碎至粒度为0.5～3mm的矿粒，由加料机将矿粒加入流化床中并在850℃温度下进行还原硫化焙烧，以6MPa的压力将还原气充入流化床中，并在流化床中设置硫磺蒸汽喷吹装置(硫磺蒸汽的充入压力为6MPa)，焙烧产品经过以煤气为保护气的还原气氛下冷却至室温。

将冷却的焙烧产物进行破碎处理(使得200目以下的矿粒占90％)，然后采用湿式磁选方式在磁选强度为0.1T下对破碎后的焙烧产物进行第一磁选处理，得到铁精矿和第一尾矿的产率分别为70％和30％；铁精矿进入浮选流程进行精选，选别出二次铁精矿和硫化矿，产率分别为98％和2％；第一尾矿进入浮选流程选别硫化矿，得到硫化矿精矿和第二尾矿的产率分别为85％和15％；在磁场强度为0.2T的条件下对第二尾矿进行第二磁选处理，得到铁精矿和第三尾矿，产率分别为55％和45％。由此，经过两段磁选和浮选，可以分别获取铁精矿和混合硫化物精矿。

实施例2

矿石：Ni0.8％，Fe40％，SiO₂8％，Al₂O₃2％，MgO1.2％，Cu0.5％，Co0.2％,H₂O40％烧损6.5％

辅料：粉煤、硫磺、浮选药剂

工艺过程：将矿石在200℃的温度下进行干燥处理，脱除35％的游离水，然后将干矿破碎至粒度为0.5～3mm的矿粒，将矿粒和还原煤按重量比为1：0.3的比例混合后由加料机加入回转窑中并在850℃温度下进行还原硫化焙烧，在回转窑出料段设置硫磺蒸汽喷吹装置(硫磺蒸汽的充入压力为2MPa)，焙烧产品经过以煤气为保护气的还原气氛下冷却至室温。

将冷却的焙烧产物进行破碎处理(使得200目以下的矿粒占90％)，然后采用湿式磁选方式在磁选强度为0.1T下对破碎后的焙烧产物进行第一磁选处理，得到铁精矿和第一尾矿的产率分别为65％和35％；铁精矿进入浮选流程进行精选，选别出二次铁精矿和硫化矿，产率分别为95％和5％；第一尾矿进入浮选流程选别硫化矿，得到硫化矿精矿和第二尾矿的产率分别为80％和20％；在磁场强度为0.2T的条件下对第二尾矿进行第二磁选处理，得到铁精矿和第三尾矿，产率分别为58％和42％。由此，经过两段磁选和浮选，可以分别获取铁精矿和混合硫化物精矿。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种红土矿焙烧方法，其特征在于，包括：

(1)将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床或回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物；

(2)将步骤(1)所得到的所述焙烧产物进行第一磁选处理，以便分别得到铁精矿和第一尾矿，

(3)将步骤(2)所得到的所述第一尾矿进行第一浮选处理，以便分别得到硫化物精矿和第二尾矿；以及

(4)将步骤(3)所得到的所述第二尾矿进行第二磁选处理，以便分别得到铁精矿和第三尾矿，

其中，步骤(1)中，所述焙烧处理是在600～850摄氏度的温度下进行30～90分钟。

2.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，进一步包括：

(5)将步骤(2)所得到的所述铁精矿进行第二浮选处理。

3.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，步骤(1)中，将红土矿与还原剂和硫化剂在流化床中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，所述还原剂为选自天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，步骤(1)中，将红土矿与还原剂和硫化剂在回转窑中混合并进行焙烧处理，以便得到焙烧产物，所述还原剂为选自煤、焦炭和兰炭中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫化剂为选自硫磺和黄铁矿中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一磁选处理是在0.05～0.15T的磁场强度下进行的。

7.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，步骤(4)中，所述第二磁选处理是在0.08～0.2T的磁场强度下进行的。

8.根据权利要求1所述的红土矿焙烧方法，其特征在于，在所述焙烧处理之前对所述红土矿进行干燥处理。