CN104212929A - 气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷矿的炼铁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷鲕状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包括：将混合均匀的高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化球团；在氧化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基竖炉中；在气基竖炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高温还原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团；将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉；其中，在中温还原段和高温还原段分别通入CO+H2所占比例大于90v％的还原气；中温还原段的温度为850～950℃；高温还原段温度为1050-1150℃；得到的金属铁粉中的全铁含量高于90wt％，铁回收率大于86％，磷含量低于0.25wt％。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼铁方法，尤其涉及一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷鲕状赤铁矿的炼铁方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的快速发展，对铁矿石的需求量也越来越大。然而我国优质铁矿石资源非常匮乏，对境外铁矿石依赖程度严重，已超过50％，2011年我国进口铁矿石多达6.86亿吨。而近几年进口铁矿石价格的大幅提高，以致我国钢铁工业面临巨大的资源压力。我国高磷鲕状赤铁矿极其丰富，仅湘鄂西部储量超过20亿吨，属磷伴生难处理矿，多年来一直没有得到有效的开发利用。
因为高磷鲕状赤铁矿嵌布粒度极细相互层层包裹的结构，必须磨至30μm以下或者几个微米才能使其环带解离或鲕核单体解离，另外含磷矿物主要呈分散状存在于铁矿物中，导致磷难以脱去。目前国内开展研究的高磷鲕状赤铁矿利用方法主要集中在反浮选工艺、磁化焙烧工艺、煤基直接还原-磁选等工艺。但至今仍未找到一套技术上可靠、经济上合理的工艺方法。
反浮选脱磷是最主要的脱磷方法之一，其工艺一般包括直接反浮选、选择性聚团—反浮选以及磁选(重选)—反浮选联合流程。张芹等对湖北巴东高磷鲕状赤铁矿进行了大量反浮选试验，确定了最佳工艺流程为选择性絮凝-脱泥-阴离子反浮选。试验结果表明，采用该工艺流程对TFe品位46.05％、磷含量0.84％的鲕状赤铁矿进行阴离子反浮选选别，得到了铁品位56.23％，磷含量0.098％，铁回收率75.28％的铁精矿(张芹，张一敏，胡定国等，湖北巴东鲕状赤铁矿选矿试验研究，金属矿山，2006年8月增刊，186～188)。但是采用反浮选脱磷技术选别后，产品铁品位低，低于60％；铁回收率低，低于80％。
煤基直接还原-磁选处理高磷鲕状赤铁矿也是研究比较多的脱磷方法之一。如中国发明专利申请CN201310512779.0公开了一种处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法，将高磷鲕状赤铁矿粉与煤粉、脱磷剂和粘接剂混合压制成冷固结球团，该冷固结球团经过烘干或养生处理，进入直接还原竖炉；球团在直接还原竖炉内，将自上而下地经历热煤气焙烧及气基预还原、煤基直接还原和冷却过程，固结球团经历的气基预还原、煤基直接还原温度范围850℃-1200℃，在竖炉内的停留时间为1-5h；还原气组成为H2/CO＝1.2-4，经还原后的球团密封冷却，在冷却段出口处，固结球团温度控制在100～200℃，再将固结球团破碎、磁选和压块，得到的铁产品中TFe≥88％，磷含量<0.3％。但是在该方法中，因造球过程中混入5-20％的煤，还原产品中S含量高；入竖炉球团为冷固结球团，抗压强度低，且当球团中煤反应后，孔隙率显著增加，球团强度显著降低，在炉内易破碎而使透气性恶化，故该煤基冷固球团不适合在大中型竖炉内使用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷鲕状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包括：
将混合均匀的高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并于高温下氧化焙烧成酸性氧化球团；
在氧化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基竖炉中；
在气基竖炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高温还原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团；
将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉；
其中，在中温还原段底部通入还原气1，气基竖炉内中温还原段的温度为850～950℃；
在高温还原段底部通入还原气2，气基竖炉内高温还原段的温度为1050-1150℃；
还原气1和还原气2分别为CO+H2所占比例大于90v％的还原气；
得到的金属铁粉中的铁含量高于90wt％，铁回收率大于86％，磷含量低于0.25wt％。
在本发明的方法中，高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂等通过高压辊研磨，均达到325目以上粒度占60％以上。
高磷鲕状赤铁矿粉的配加比例为：97-99wt％。
白云石配加比例为0.5～1.5wt％。
粘结剂可为膨润土，配加比例为0.5～1.5wt％。
将混合均匀的高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化球团，氧化焙烧温度为1250～1320℃。
酸性氧化球团的抗压强度大于2300N。
酸性氧化球团的碱度为0.15～0.30。
防黏剂可为氧化钙、氧化镁等材质，涂加比例为1.0～3.0wt％。
将表面涂覆防黏剂的氧化球团投入气基竖炉后，先后经过预热段、中温还原段、高温还原段、冷却段后，生成的金属化球团从竖炉底部排出，排出的金属化球团的温度在50℃左右。
在中温还原段底部通入还原气1，当与高温还原段上升的高温还原气混合后，使得竖炉内中温还原段温度为850～950℃，中温还原段主要作用是使酸性氧化球团在基本不产生含铁的低熔点物质情况下进行还原，在本段底部球团金属化率达92％以上。
在高温还原段底部通入还原气2，使得竖炉内高温还原段温度为1050-1150℃，由中温还原段落入的高金属化率球团在高温还原段停留时间1～2个小时，高温还原段使球团进一步还原和在生产少量液相的情况下铁晶粒进一步长大聚集，且此时矿石中的磷仍几乎未被还原，故有利于后续的磁选工序进行铁、磷分离，球团最终金属化率高于94％。
气基竖炉所用还原气1与还原气2均为CO+H2所占比例大于90v％的还原气，经加热成不同温度后分别由竖炉的中温还原段与高温还原段底部通入。将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到高含铁量和低含磷量的金属铁粉以及含磷高的尾矿。金属铁粉的铁含量高于90wt％，铁回收率大于86％，磷含量低于0.25wt％。
有益效果
1.本发明的方法中，通过在竖炉还原段设置中温与高温还原段，从而使金属化球团的金属化率高，磁选产品铁粉中铁回收率高、铁品位高、含磷率低。通过本方法能够极大提高我国对丰富高磷矿的利用率，减轻我国对国外优质铁矿资源的依赖。
2.本发明方法中，整个工艺流程均未配加煤，无人为带入硫，故最终产品有害元素硫含量很低，远低于现有技术中煤基直接还原-磁选法方案的产品硫含量，产品质量显著改善。
3.本发明方法中，入炉球团为只加入少量粘结剂后氧化焙烧所得，球团抗压强度高，还原过程强度降低小，粉化率低，能满足大中型竖炉顺行的要求。
附图说明
图1为本发明的系统流程图；
图2为本发明的气基竖炉结构简图。
具体实施方式
实施例1
原料高磷鲕状赤铁矿含有48.20wt％的TFe和0.83wt％的P。
将97.8wt％的高磷鲕状赤铁矿粉、1.2wt％白云石和1.0wt％的膨润土混匀并造成球团，各原料均达到325目以上粒度占65％以上。于1290℃氧化焙烧成酸性氧化球团，球团碱度为0.20，在球团表面涂上2.0％的防黏剂。在中温还原段和高温还原段的底部分别通入还原气，还原气成分为CO+H2＝92％，H2/CO＝1.6。竖炉内中温还原段温度为900℃，高温还原段温度为1150℃。由竖炉排出的冷金属化球团金属化率为95％，先后经过破碎、磨矿及磁选，得到高含铁量和低含磷量的金属铁粉以及含磷高的尾矿。磁选结果为金属铁粉全铁含量为92％，铁回收率为86％，磷含量为0.19％。
实施例2
原料高磷鲕状赤铁矿含有50.6wt％的TFe和0.60wt％的P。
将98.0wt％的高磷鲕状赤铁矿粉、1.0wt％白云石和1.0wt％的膨润土混匀并造成球团，各原料均达到325目以上粒度占65％以上。于1290℃氧化焙烧成酸性氧化球团，球团碱度为0.19，在球团表面涂上1.2wt％的防黏剂。在中温还原段和高温还原段的底部分别通入还原气，还原气成分为CO+H2＝92％，H2/CO＝1.6竖炉内中温还原段温度为900℃，高温还原段温度为1100℃。由竖炉排出的冷金属化球团金属化率为94％。先后经过破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉和含磷高的尾矿。磁选结果为金属铁粉全铁含量为90％，铁回收率为88％，磷含量为0.18％。
Claims (8)
1.一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷鲕状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包括：
将混合均匀的高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化球团；
在氧化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基竖炉中；
在气基竖炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高温还原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团；
将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉；
其中，在中温还原段底部通入还原气1，气基竖炉内中温还原段的温度为850～950℃；
在高温还原段底部通入还原气2，气基竖炉内高温还原段的温度为1050-1150℃；
还原气1和还原气2分别为CO+H2所占比例大于90v％的还原气；
得到的金属铁粉中的铁含量高于90wt％，铁回收率大于86％，磷含量低于0.25wt％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，原料的配加比例为：高磷鲕状赤铁矿粉97-99wt％，白云石0.5～1.5wt％，粘结剂0.5～1.5wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，高磷鲕状赤铁矿粉、白云石及粘结剂通过高压辊研磨，均达到325目以上粒度占60％以上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，酸性氧化球团的抗压强度大于2300N。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，酸性氧化球团的碱度为0.15～0.30。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，氧化焙烧温度为1250～1320℃。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述防黏剂为氧化钙或氧化镁。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述防黏剂的涂加比例为1.0～3.0wt％。
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