CN104195327A - 一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法 - Google Patents
一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，主要包括如下工艺步骤：（1）将弱磁性铁矿石破碎并磨矿，通过强磁选预先抛弃部分合格尾矿，获得铁品位较高的粗精矿产品；（2）将步骤（1）合格尾矿进行粒度分级，得到细粒级尾矿；（3）向所述粗精矿中配入粘结剂和煤粉，混匀后造球；（4）湿球长大至球径10~15mm时排出，给入另一造球盘，均匀给入步骤（2）细粒级尾矿，均匀喷水并将细粒级尾矿包裹在湿球表面，形成一层均匀的包裹层；（5）将包裹层厚度达到要求的球团排出，即得到包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球产品，然后将生球产品送焙烧设备进行还原焙烧和磁选。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法。
背景技术
我国铁矿石资源98%以上属于贫矿，需要选矿富集后才能够被高炉利用。随着钢铁规模的不断快速扩大，国内相对易选的磁铁矿资源已经越来越少，远不能满足钢铁发展需求。更贫更难选的铁矿石资源越来越被人们重视，其中包含有大量的弱磁性铁矿石。这部分弱磁性铁矿石的有效利用途径之一就是还原焙烧--磁选。
弱磁性铁矿石是指赤铁矿（包括假象赤铁矿）、褐铁矿、菱铁矿等矿物的铁含量总和占矿石全铁量的85%以上的单一矿石类型及其混合矿石类型，这些铁矿石具有弱磁性。选别这类矿石可采用强磁选工艺、焙烧磁选工艺及浮选工艺，随着矿石的难选程度不断增加，焙烧磁选工艺成为最有效的选矿方法。
焙烧磁选工艺是将弱磁性铁矿石，通过加碳或煤气、氢气等还原剂焙烧把它们由弱磁性矿物转化为强磁性的磁铁矿，即赤铁矿、褐铁矿通过在一定温度、一定还原气氛条件下，使它们由弱磁性的Fe2O3转化为强磁性的Fe3O4，而菱铁矿在一定温度、中性气氛条件下，由弱磁性的FeCO3分解转化为强磁性的Fe3O4。弱磁性铁矿石变成强磁性磁铁矿石后，可采用弱磁选工艺进行选别。
目前，国内铁矿石焙烧磁选工艺的应用实例极少，仅有酒钢及大西沟等。设备分别为100m3竖炉块矿焙烧和回转窑，处理镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿等类型的矿石。生产指标显示，焙烧磁选工艺的选矿指标远远优于强磁选工艺，因此，对特定的弱磁性铁矿石来说，研究适宜的还原焙烧工艺是有效利用资源、获得最大经济效益的基础。
难选弱磁性铁矿石的还原焙烧研究已经引起国内不少专业人士的关注，并进行了大量的工作，取得了一定的效果。例如闪速焙烧工艺及设备、隧道窑焙烧工艺、转底炉直接还原焙烧工艺、流化床焙烧工艺、水平移动固定床式还原焙烧技术等，在试验室均取得了较好的焙烧效果。
高效的还原焙烧过程包括：矿石磨矿—预选抛尾—粗精矿造球—入炉预热、加热—还原—冷却—磨矿磁选。在加热和还原阶段，炉内温度可达到800℃以上，由于炉内空气的存在和助燃氧气的不完全燃烧，生球中的煤粉将与炉内氧气发生燃烧，造成反应还原气氛不足，同时，已经发生还原的部分铁矿石也将不同程度的再次氧化，使还原焙烧效率大幅度降低，造成还原不充分的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，该还原焙烧生球可有效隔绝氧气，保护还原反应正常进行，提高还原焙烧效率。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，包括如下工艺步骤：
（1）将弱磁性铁矿石破碎并磨矿至粒度为-200目大于60%，通过强磁选预先抛弃部分合格尾矿，获得铁品位较高的粗精矿产品，并将粗精矿过滤至水分含量在8%~12%；
（2）将步骤（1）合格尾矿进行粒度分级，得到-400目大于80%的细粒级尾矿；
（3）向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量1~10%的粘结剂、1~5%的煤粉，混匀后给入造球盘，加水造球；
（4）湿球长大至球径10~15mm时排出，给入另一造球盘，均匀给入步骤（2）细粒级尾矿，均匀喷水并将细粒级尾矿包裹在湿球表面，形成一层均匀的包裹层；
（5）将包裹层厚度达到要求的球团排出，即得到包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球产品，然后将生球产品送焙烧设备进行还原焙烧和磁选。
进一步地，步骤（1）中，所述粗精矿的铁品位大于40%。
进一步地，步骤（3）中，所述粘结剂为膨润土。
进一步地，步骤（3）中，所述粘结剂为步骤（2）得到的细粒级尾矿。
进一步地，步骤（5）中，所得弱磁性铁矿石还原焙烧生球的包裹层的质量为步骤（4）湿球质量的2-10%。
进一步地，步骤（1）中，所述弱磁性铁矿石为铁品位在25%以上的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿的单一矿石类型或其混合矿石。
进一步地，步骤（3）中，所述煤粉为含碳量大于50%的各种煤资源，其粒度为-200目大于60%。
步骤（5）中，还原焙烧的反应原理如下：
CO2+C→2CO↑
3Fe2O3+C→2Fe304+CO↑
6Fe2O3+C→4Fe304+CO2↑
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2↑
3FeCO3→Fe3O4+2CO2+CO↑
mFe2O3.nH2O→mFe2O3+nH2O
本发明用细粒选铁尾矿在湿球表面包裹形成包裹层，可有效隔绝氧气，防止氧气与煤粉反应，对生球内作为还原剂的煤粉造成消耗，保证了生球内还原气体的浓度，保护还原反应正常进行，从而提高还原焙烧效率。
另外，膨润土作为一种普通的专用粘结剂，多用于矿物造球，其成分为(Ca,Mg)OSiO2(Al,Fe)2O3，而弱磁性氧化铁矿石中含有较大量的绿泥石(Mg,Fe)5(Al,Fe)2Si4O10(OH)8和绿帘石Ca2(Al,Fe)3(OH)(SiO4)3，这两种矿物与膨润土的成分类似，且这两种矿物在磨矿中易泥化，分级后能够在细粒尾矿中富集，从而可以起到粘结剂的作用。此外，铁矿石中含有的部分褐铁矿在磨矿中也易于泥化而产生微细粒的细泥，进而也能够起到粘结剂的作用。
本发明利用强磁选抛弃的尾矿代替膨润土作为氧化铁矿石粉矿造球的粘结剂，既节省了膨润土，同时也可再次回收利用尾矿中的部分铁元素，使生产成本明显降低。经测试，本发明所生产的球团抗压强度可达到7N以上，落下次数可达到3次以上，符合焙烧炉的入料要求，证明细粒级尾矿可完全替代高价的膨润土。
本发明的有益效果在于：
1、预先进行磨矿并强磁选抛尾，可提高入炉铁矿石的铁品位，提高还原焙烧效率，降低能耗；
2、本发明还原焙烧生球的隔氧层能够有效隔绝氧气，保护铁矿石还原反应正常进行，大大提高了还原焙烧效率；
3、采用强磁选抛弃的尾矿作为造球粘结剂，充分利用了废弃资源，并可适当回收尾矿中的氧化铁；同时，采用细粒级尾矿替代膨润土作为粘结剂进一步降低了生产成本。
具体实施方式
本发明实施例原料弱磁性氧化铁矿石采用酒钢镜铁山式铁矿石，主要铁矿物为赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿，主要脉石矿物为碧玉、石英、重晶石、铁白云石等，同时还含有绿泥石和绿帘石，且绿泥石和绿帘石的质量总和占弱磁性氧化铁矿石质量的10-20%，铁矿物嵌布粒度在0.074mm以下，属于复合难选氧化铁矿石，矿石铁品位为31～35%。造球所用煤粉选择含碳量大于50%的煤粉，其粒度要求为-200目大于60%。
实施例1
一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，包括如下工艺步骤：
（1）将弱磁性铁矿石破碎并磨矿至粒度为-200目占60-70%，通过强磁选（选别参数：磁场强度1.0T，转盘转速5转/min，冲洗水20L/min）预先抛弃铁品位在13%以下的合格尾矿，获得铁品位为42%的粗精矿产品，并将粗精矿过滤至水分含量在8%~12%；
（2）将步骤（1）合格尾矿过旋流器进行粒度分级，得到-400目大于80%的细粒级尾矿；
（3）向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量1%的粘结剂、3%的煤粉，混匀后给入造球盘，加水造球；且所述粘结剂采用膨润土；
（4）湿球长大至球径10~15mm时排出，给入另一造球盘，均匀给入步骤（2）细粒级尾矿，均匀喷水并将细粒级尾矿包裹在湿球表面，形成一层均匀的包裹层，控制使包裹层的质量为步骤（4）湿球质量的2-10%；
（5）将包裹层厚度达到要求的球团排出，即得到包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球产品，经测试，所得生球的抗压强度为7.9N，落下次数为6次；然后将生球送马弗炉进行还原焙烧，焙烧温度为600℃~650℃，还原时间为30min，焙烧后铁矿石在-120目的细度下经过磁选管选别，磁场强度0.15T；经检测，获得的铁精矿的品位为57.15%、金属回收率为91.16%。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：
步骤（1）中，强磁选的磁场强度为0.8T，所得铁矿石粗精矿产品的铁品位为41.5%；
步骤（3）中，向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量5%的粘结剂和5%的煤粉，然后将物料混匀；所述粘结剂采用步骤（2）所得细粒级尾矿；
步骤（5）中，经检测，所得氧化铁矿石还原焙烧生球的抗压强度为10.54N，落下次数为3.8次；球团还原焙烧的焙烧温度为550℃~600℃，还原时间为50min，磁选后，经检测，获得的铁精矿的品位为56.24%、金属回收率为89.17%。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于：
步骤（1）中，强磁选的磁场强度为1.2T，所得铁矿石粗精矿产品的铁品位为43.1%；
步骤（3）中，向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量10%的粘结剂和1%的煤粉，然后将物料混匀；所述粘结剂采用步骤（2）所得细粒级尾矿；
步骤（5）中，经检测，所得氧化铁矿石还原焙烧生球的抗压强度为10.1N，落下次数为3.9次；球团还原焙烧的焙烧温度为650℃~700℃，还原时间为20min，磁选后，经检测，获得的铁精矿的品位为58.32%、金属回收率为91.67%。
对比例
一种弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，包括如下工艺步骤：
（1）将弱磁性铁矿石破碎并磨矿至粒度为-200目占60-70%，通过强磁选（选别参数：磁场强度1.0T，转盘转速5转/min，冲洗水20L/min）预先抛弃铁品位在13%以下的合格尾矿，获得铁品位为42%的粗精矿产品，并将粗精矿过滤至水分含量在8%~12%；
（2）向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量1%的粘结剂、3%的煤粉，混匀后给入造球盘，加水造球，湿球长大至球径10~15mm时排出；且所述粘结剂采用膨润土；
（3）将生球送马弗炉进行还原焙烧，焙烧温度为600℃~650℃，还原时间为30min，焙烧后铁矿石在-120目的细度下经过磁选管选别，磁场强度0.15T；经检测，获得的铁精矿的品位为53.54%、金属回收率为84.22%。
Claims (7)
1. 一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
（1）将弱磁性铁矿石破碎并磨矿至粒度为-200目大于60%，通过强磁选预先抛弃部分合格尾矿，获得铁品位较高的粗精矿产品，并将粗精矿过滤至水分含量在8%~12%；
（2）将步骤（1）合格尾矿进行粒度分级，得到-400目大于80%的细粒级尾矿；
（3）向所述粗精矿中配入相当于粗精矿质量1~10%的粘结剂、1~5%的煤粉，混匀后给入造球盘，加水造球；
（4）湿球长大至球径10~15mm时排出，给入另一造球盘，均匀给入步骤（2）细粒级尾矿，均匀喷水并将细粒级尾矿包裹在湿球表面，形成一层均匀的包裹层；
（5）将包裹层厚度达到要求的球团排出，即得到包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球产品，然后将生球产品送焙烧设备进行还原焙烧和磁选。
2.根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（1）中，所述粗精矿的铁品位大于40%。
3. 根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（3）中，所述粘结剂为膨润土。
4. 根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（3）中，所述粘结剂为步骤（2）得到的细粒级尾矿。
5. 根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（5）中，所得弱磁性铁矿石还原焙烧生球的包裹层的质量为步骤（4）湿球质量的2-10%。
6. 根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（1）中，所述弱磁性铁矿石为铁品位在25%以上的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿的单一矿石类型或其混合矿石。
7. 根据权利要求1所述的一种包裹有隔氧层的弱磁性铁矿石还原焙烧生球的制作方法，其特征在于，步骤（3）中，所述煤粉为含碳量大于50%的各种煤资源，其粒度为-200目大于60%。
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