CN104451016A - 从含磷铁矿石中分离金属铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法，包括：(1)将所述含磷铁矿石进行细磨处理，以便得到矿石粉末；(2)将所述矿石粉末进行造球，以便得到矿石球团；(3)将所述矿石球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的矿石球团；(4)将所述经过干燥的矿石球团进行焙烧处理，以便得到焙烧球团；(5)在800～900摄氏度下，将所述焙烧球团在竖炉中进行气基还原处理，以便得到金属化球团；以及(6)将所述金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合后在氮气气氛下进行熔分处理，以便得到金属铁和含磷尾渣。该方法可以有效脱除含磷铁矿石中的磷，从而分离得到磷含量低于0.2wt％的金属铁。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法。
背景技术
随着全球钢铁工业急剧扩张，传统优质铁矿石资源逐渐枯竭，低品位铁矿石的开发利用成为亟需解决的难题。数百亿吨的高磷铁矿因其选矿过程中极难去除磷，而高炉冶炼工艺又无法脱磷，一直没得到大量利用。磷进入金属中，发生“冷淬”，严重影响生铁和钢的质量，因此入炉原料要求磷含量低于0.20％。
目前高磷矿脱磷的主要工艺有：反浮选、酸浸、高梯度磁选、生物浸出、氯化焙烧-酸浸等。
随着新型、高效浮选药剂的研制成功及不断工业化，反浮选脱磷这一方法得到更加广泛的推广和应用，为高磷铁矿石反浮选脱磷提供了一条重要途径。但磷矿物和铁矿物的可浮性差别不大，现有的反浮选捕收剂选择性不高，导致铁的损失较大。
酸浸脱磷以硝酸、盐酸或硫酸对矿石进行浸出脱磷.该法只需矿石中磷矿物暴露出来接触浸出液即可降磷，但耗酸量大且易导致矿石中的可溶性铁矿物溶解，造成铁损增大。另外无机酸和有机酸的大量使用导致浸出成本高、对环境污染比较大。
高梯度磁选的弱磁选-强磁选降磷工艺，能较大幅度地降低有效分选粒度下限，较好地解决了堵塞与夹杂问题，为高磷铁矿石的脱磷提供了一条新的途径。高梯度磁选机的鼓动脉动结构使高梯度磁选效率得到明显提高，有效分选粒度下限可达10μm。
生物浸出脱磷主要是通过微生物的代谢产酸降低体系的pH值，使磷矿物溶解，同时代谢酸还会与Ca2+，Mg2+，A13+等离子耦合，形成配合物，从而促进磷矿物的溶解。如名称为“一种含磷铁矿石脱磷的方法”的专利中，用一定浓度的氧化亚铁硫杆菌菌液浸泡细磨过的高磷矿，实现铁和磷的分离。该方法环境污染小，但是浸矿所需的细菌需要进行采集、分离、培养和驯化，生产成本较高，在实际应用中比较困难。
氯化焙烧-酸浸是将矿石与氧化钙混合，在1173～1273K条件下焙烧，然后用无机酸浸出磷。所用酸的种类不同，磷的浸出率也不同。一般情况下，硝酸的浸出率最高，其次是盐酸，硫酸浸出率最低。从技术上看，氯化焙烧-酸浸工艺从红铁矿中脱磷较为成功，脱出率可达90％以上，但因成本高使其应用受到限制。
专利号为“CN200610019950.4”，名称为“一种鲕状高磷赤铁矿脱磷提铁的生产方法”的专利中，将含碳物料在高温下直接还原，使赤铁矿还原成金属铁，在高温下聚集长大，冷却后经过细磨、磁选使金属铁颗粒和含磷脉石分离。然而该技术直接还原过程中煤基做还原剂，能耗和污染较大，高磷矿的利用率低，磁选后金属铁中的磷含量仍较高，且金属铁回收率低。
申请公布号为“CN102766717A”，名称为“一种利用直接还原工艺处理高磷矿的方法”，其技术方案为一种利用转底炉设备，将高磷矿配加10％～20％的碳质还原剂、15％～25％的石灰石和3％～10％的助熔剂细磨至200目以下，然后与5％～10％的水分混匀，取混匀的粉料压制成块，干燥去除水分，得到干燥生料，干燥之后，在转底炉内先后经历1100℃～1200℃和1350℃～1400℃的分段还原、进行直接还原，对还原后的铁料进行熔分，实现脱磷。然而，转底炉直接还原过程中煤基做还原剂，金属化率较低，且球团中加入大量碳质还原剂，降低了球团中铁的品位，同时高温熔分时高磷矿中的磷易被还原进入铁水，脱磷效果较差。
论文《鄂西高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧同步脱磷机理》中使用直接还原赤铁矿焙烧还原--磁选的工艺中，煤用量40％(质量分数)，脱磷剂用量30％(质量分数)，焙烧温度1000℃，焙烧时间60min，然后进行分段磁选。该技术直接还原过程中添加大量煤和脱磷剂，很大程度降低铁的品位，且磁选过程中铁矿中磷矿物的嵌布粒度较细，细磨难度较大，强磁选机介质腐蚀后表面粗糙易卡矿石，以及一些没有磨细的大颗粒矿石进入强磁选机都易造成堵塞。
《高磷铁矿气基还原冶炼低磷铁》文章中，用管式炉将粒度1mm的高磷铁矿在H2和CO气氛下进行还原，然后将还原后的金属铁熔分脱磷。文章通过热力学模拟证明了低温还原后高磷矿中磷仍以铁酸钙的形式存在的，熔分脱磷的可行性。然而该条件下，还原后的高磷矿金属化率低于65％，铁的利用率很低，金属化铁粉末在渣铁熔分过程中需要的温度在1600℃，熔分后铁中磷含量高达0.33％，脱磷效果不佳，并且含磷铁水必须进行二次脱磷才能满足钢水中对磷含量的限定要求。
因此，现有的矿石脱磷技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法，该方法可以有效脱除含磷铁矿石中的磷，从而分离得到磷含量低于0.2wt％的金属铁。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法，包括：
(1)将所述含磷铁矿石进行细磨处理，以便得到矿石粉末；
(2)将所述矿石粉末进行造球，以便得到矿石球团；
(3)将所述矿石球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的矿石球团；
(4)将所述经过干燥的矿石球团进行焙烧处理，以便得到焙烧球团；
(5)在800～900摄氏度下，将所述焙烧球团在竖炉中进行气基还原处理，以便得到金属化球团；以及
(6)将所述金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合后在氮气气氛下进行熔分处理，以便得到金属铁和含磷尾渣。
根据本发明实施例的从含磷铁矿石中分离金属铁的方法通过采用竖炉对焙烧球团进行气基还原处理，可以得到金属化率高于85％的金属化球团，并且通过严格控制气基还原处理的温度，使得含磷矿石中铁元素被还原为金属铁，而磷元素仍以磷酸钙的形式存在，从而为后续熔分脱磷提供了条件，同时，由于焙烧球团内没有配碳，因而在后续高温熔分过程中磷无法被还原进入铁相，进而使得磷富集在渣相，从而得到磷含量低于0.2wt％的金属铁，另外，在熔分过程中添加助熔剂和脱磷剂，可以使得熔分处理在较低的温度下进行，并且使得磷大部分富集在渣中，进而显著提高脱磷率，从而可以降低能耗和处理成本。
另外，根据本发明上述实施例的从含磷铁矿石中分离金属铁的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，所述含磷铁矿石中磷的含量为0.6～1.4重量％，所述含磷铁矿石中铁的含量为40～50wt％。由此，可以拓宽含磷铁矿石的来源。
在本发明的一些实施例中，所述矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒占50重量％以上。由此，可以使得后续造球过程中物料均匀混合。
在本发明的一些实施例中，所述造球是将所述矿石粉末与石灰石混合后进行的。由此，可以有效降低矿石粉末间的粘度。
在本发明的一些实施例中，所述矿石粉末和所述石灰石按照质量比为1：0.03～0.05进行混合。由此，可以进一步降低矿石粉末间的粘度。
在本发明的一些实施例中，所述矿石球团的粒径为12～16mm。由此，可以显著提高矿石球团的焙烧效率。
在本发明的一些实施例中，其特征在于，所述焙烧处理采用下列方式进行：以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min。由此，可以进一步提高矿石球团的焙烧效率。
在本发明的一些实施例中，所述气基还原处理是在含有氢气和一氧化碳的混合还原气氛下进行2～3小时，其中，所述混合还原气氛中氢气和一氧化碳的总体积不低于90％，所述氢气含量不低于所述混合还原气氛总体积的60％。由此，可以显著提高焙烧球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，所述助熔剂为氧化钙，所述脱磷剂为氯化钙。由此，可以显著提高金属铁的品位。
在本发明的一些实施例中，将所述金属化球团、助熔剂和脱磷剂是按照质量比为1：0.05～0.1：0.1～0.2进行混合。由此，可以进一步提高金属铁的品位。
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
图1是根据本发明一个实施例的从含磷铁矿石中分离金属铁的方法流程示意图。
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。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法。下面参考图1对本发明实施例的从含磷铁矿石中分离金属铁的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将含磷铁矿石进行细磨处理
根据本发明的实施例，将含磷矿石进行细磨处理，从而可以得到矿石粉末。由此，可以显著降低矿石颗粒间的接触面积。
根据本发明的实施例，含磷铁矿石中磷的含量可以为0.6～1.4wt％，铁的含量可以为40～50wt％。因此，较以前处理低磷含量的铁矿石相比，本发明可以有效解决高磷矿无法有效利用的难题，从而有效拓宽铁矿原料的来源。
根据本发明的实施例，矿石粉末的粒径并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒可以占50重量％以上。发明人发现，若矿石粉末粒度太粗，使得成球率降低，同时由于高磷矿粘性较大，若粒度低于74微米的颗粒可以占50重量％以下，使得粉末颗粒之间毛细压力增大，形成的母球相互粘结，形成的球形状不规则，且粒径分布不均匀。
S200：将矿石粉末进行造球
根据本发明的实施例，将矿石粉末进行造球，从而可以得到矿石球团。由此，可以显著提高后续焙烧效率。
根据本发明的实施例，可以将矿石粉末与石灰石混合后进行造球。发明人发现，含磷铁矿石粉末粘度很大，造球过程中母球间相互粘结，容易形成不规则球且很难长大，同时球团强度得不到保障，发明人通过大量实验意外发现，通过将矿石粉末与石灰石进行混合造球，由于矿石粉末间接触面积减小，因此石灰石可以起到很好的破黏作用，从而可以有效解决造球过程中母球相互粘结的问题，同时在后续焙烧过程中石灰石易与矿石粉末中三氧化二铁生成低熔点的铁酸钙，使得生成的液相可以有效粘结未熔物质，从而可以显著提高矿石球团的强度。
根据本发明的实施例，矿石粉末和石灰石的混合比例并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，矿石粉末和石灰石可以按照质量比可以为1：0.03～0.05进行混合造球。发明人发现，若石灰石含量过低，不能抑制造球过程中母球的相互粘结，形成的小球形状不规则，成分不稳定，而混合料中石灰石的配比过高，成球率没有变大趋势，但由于石灰石的加入，球团中铁的品位下降，产量也随之降低，由此将矿石粉末和石灰石按照质量比可以为1：0.03～0.05进行混合造球可以有效避免母球相互粘结，并且可以保证球团中铁具有较高的品位。
根据本发明的实施例，矿石球团中含水量可以为7～8wt％。发明人发现，造球过程中水分过高或过低均影响球团的强度，由此，选择矿石球团中含水量为7～8wt％时能确保球团的冷强度。
根据本发明的实施例，矿石球团的粒径并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，矿石球团的粒径可以为12～16mm。由此，可以显著提高矿石球团的焙烧效率。
该步骤中，具体的，将矿石粉末和石灰石混合后的混合物料在圆盘造球机上进行造球，造球过程中采用边加粉料边喷水的方式进行。
S300：将矿石球团进行干燥处理
根据本发明的实施例，将矿石球团进行干燥处理，从而可以得到经过干燥的矿石球团。根据本发明的实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在200℃下进行180min。由此，通过干燥处理可以显著提高后续焙烧处理的焙烧效率。
S400：将经过干燥的矿石球团进行焙烧处理
根据本发明的实施例，将上述得到的经过干燥的矿石球团进行焙烧处理，从而可以得到焙烧球团。发明人发现，在将矿石球团进行还原处理之前，将矿石球团进行焙烧处理，可以将含磷铁矿石中粒度较细的、难还原的铁硅酸盐(辉石和橄榄石)转化为较易还原且熔点较低的铁酸钙，且使颗粒进一步富集长大，进而可以显著降低后续还原处理的时间，从而显著降低处理成本，同时由于铁酸钙熔点较低，使得生成的液相可以有效粘结未熔物质，从而可以显著提高球团的强度。
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，焙烧处理可以采用下列方式进行：以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min。发明人发现，该条件下可以显著提高矿石球团焙烧质量，并且所得到的焙烧球团抗压强度可以高于2500N。
S500：将焙烧球团在竖炉中进行气基还原处理
根据本发明的实施例，在800～900摄氏度下，将上述得到的焙烧球团在竖炉中进行气基还原处理，从而可以得到金属化球团。由此，可以制备得到金属化率高的金属化球团。
根据本发明的实施例，气基还原处理可以在含有氢气和一氧化碳的混合还原气氛下进行2～3小时，根据本发明具体实施例，混合还原气氛中氢气和一氧化碳的总体积不低于90％，氢气含量不低于混合还原气氛总体积的60％。发明人发现，通过采用竖炉对氧化球团进行气基还原处理，可以得到金属化率高于85％的金属化球团，并且通过控制气基还原处理在较低的温度下进行，使得含磷铁矿石中铁元素被还原为金属铁，而磷元素仍以磷酸钙的形式存在，同时氧化球团内没有配碳，而还原混合气氛中一氧化碳含量较低，因而还原铁中碳含量极少，进而在后续高温熔分过程中磷无法被还原进入铁相而富集在渣相，从而可以得到磷含量低于0.2wt％的金属铁。该步骤中，具体的，将经过焙烧处理得到的球团装入竖炉中，升温至300摄氏度时通入氮气保护以防止氧化球团被氧化，然后持续升温至800～900摄氏度后切换成含有氢气和一氧化碳的混合还原气中进行气基还原处理，反应结束后我防止还原出的金属铁被氧化再切换成氮气进行保护。
S600：将金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合后在氮气气氛下进行熔分处理
根据本发明的实施例，将上述得到的金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合后在氮气气氛下进行熔分处理，从而可以得到金属铁和含磷尾渣。发明人发现，在熔分过程中添加助熔剂和脱磷剂可以使得熔分处理在较低的温度下进行，并且使得磷大部分富集在渣中，进而显著提高脱磷率，从而可以降低能耗和处理成本。
根据本发明的实施例，助熔剂可以为氧化钙，脱磷剂可以为氯化钙。由此，可以进一步提高脱磷率。
根据本发明的实施例，将金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合比例并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，金属化球团、助熔剂和脱磷剂是按照质量比为1：0.05～0.1：0.1～0.2进行混合的。发明人发现，金属化球团中助熔剂比例低于5％时，对降低金属化球团熔点效果不明显，并且渣铁熔分效果不好，而熔分过程中配加过高的助熔剂不仅造成炼铁成本提高，并且使得CaO含量过高，导致渣的熔点升高，亦不利于渣铁熔分，同时氯化钙的加入除了促进化渣外，还能与脱磷产物形成更稳定的化合物固定在渣相中，促进脱磷，由此，考虑成本和高温稳定性等条件，金属球团、助熔剂和脱磷剂按质量比为1:0.05～0.1：0.1～0.2是最适宜的范围。
根据本发明的实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，熔分处理可以在1500～1600摄氏度下进行30～60分钟。由于熔分过程在氮气气氛下进行，脱磷机理主要是将渣铁熔化后，磷酸钙中的磷富集在渣中，在重力作用下渣铁分离，进入铁相中的磷在铁相界面发生的反应为：
3Ca+2P＝Ca3P2
或3Ca+2P＝3(Ca2+)+2(P3-)
根据本发明实施例的从含磷铁矿石中分离金属铁的方法通过采用竖炉对焙烧球团进行气基还原处理，可以得到金属化率高于85％的金属化球团，并且通过严格控制气基还原处理的温度，使得含磷矿石中铁元素被还原为金属铁，而磷元素仍以磷酸钙的形式存在，从而为后续熔分脱磷提供了条件，同时，由于焙烧球团内没有配碳，因而在后续高温熔分过程中磷无法被还原进入铁相，进而使得磷富集在渣相，从而得到磷含量低于0.2wt％的金属铁，另外，在熔分过程中添加助熔剂和脱磷剂，可以使得熔分处理在较低的温度下进行，并且使得磷大部分富集在渣中，进而显著提高脱磷率，从而可以降低能耗和处理成本。
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
含磷铁矿石：湖北黑石板鲕状高磷赤铁矿，其中，铁品位45.58wt％，磷含量0.9wt％；
分离步骤：将高磷赤铁矿进行细磨处理，得到矿石粉末，其中，矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒占55重量％，然后将矿石粉末和石灰石按照质量比为1:0.035进行混合后在造球机中边喷水进行造球，得到矿石球团，接着将矿石球团进行干燥处理，然后将得到的经过干燥的矿石球团以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min，得到抗压强度高于2500N的焙烧球团，接着在800℃下，将焙烧球团在竖炉中于含氢气和一氧化碳的混合还原气氛(H2和CO的总体积含量为90％，其中H：C＝4：1)中进行气基还原处理2.5h，得到金属化率为85.94％的金属化球团，然后将金属化球团、CaO和CaCl2按照质量比为1:0.1:0.2混合后在1500℃于氮气气氛下恒温60min进行熔分处理，从而实现金属铁和含磷尾渣的分离，其中，金属铁中磷含量为0.19wt％。
实施例2
含磷铁矿石：宁乡式高磷鲕状赤铁矿，其中，铁品位42.4％，磷含量为1.0％；
分离步骤：将高磷鲕状赤铁矿进行细磨处理，得到矿石粉末，其中，矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒占55wt％，然后将矿石粉末和石灰石按照质量比为1:0.05进行混合后在造球机中边喷水进行造球，得到矿石球团(水含量为8wt％)，接着将矿石球团进行干燥处理，然后将得到的经过干燥的矿石球团以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min，得到抗压强度高于2500N的焙烧球团，接着在850℃下，将焙烧球团在竖炉中于含氢气和一氧化碳的混合还原气氛(H2和CO的总体积含量为90％，其中H：C＝3：1)中进行气基还原处理3h，得到金属化率为88.75％的金属化球团，然后将金属化球团、CaO和CaCl2按照质量比为1:0.08:0.15混合后在1550℃于氮气气氛下恒温45min进行熔分处理，从而实现金属铁和含磷尾渣的分离，其中，金属铁中磷含量为0.15wt％。
实施例3
含磷铁矿石：鄂西高磷鲕状赤铁矿，其中，铁品位39.3wt％，磷含量为1.1wt％；
分离步骤：将高磷鲕状赤铁矿进行细磨处理，得到矿石粉末，其中，矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒占60wt％以上，然后将矿石粉末和石灰石按照质量比为1:0.04进行混合后在造球机中边喷水进行造球，得到矿石球团(水含量为8wt％)，接着将矿石球团进行干燥处理，然后将得到的经过干燥的矿石球团以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min，得到抗压强度高于2500N的焙烧球团，接着在850℃下，将焙烧球团在竖炉中于含氢气和一氧化碳的混合还原气氛(H2和CO的总体积含量为90％，其中H：C＝3：1)中进行气基还原处理3h，得到金属化率为90.56％的金属化球团，然后将金属化球团、CaO和CaCl2按照质量比为1:0.1:0.2混合后在1600℃恒温30min进行熔分处理，从而实现金属铁和含磷尾渣的分离，其中，金属铁中磷含量为0.12wt％。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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 (10)
1.一种从含磷铁矿石中分离金属铁的方法，其特征在于，包括：
(1)将所述含磷铁矿石进行细磨处理，以便得到矿石粉末；
(2)将所述矿石粉末进行造球，以便得到矿石球团；
(3)将所述矿石球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的矿石球团；
(4)将所述经过干燥的矿石球团进行焙烧处理，以便得到焙烧球团；
(5)在800～900摄氏度下，将所述焙烧球团在竖炉中进行气基还原处理，以便得到金属化球团；以及
(6)将所述金属化球团与助熔剂和脱磷剂混合后在氮气气氛下进行熔分处理，以便得到金属铁和含磷尾渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含磷铁矿石中磷的含量为0.6～1.4重量％，所述含磷铁矿石中铁的含量为40～50wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿石粉末中粒径低于74微米的颗粒占50wt％以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造球是将所述矿石粉末与石灰石混合后进行的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述矿石粉末和所述石灰石按照质量比为1：0.03～0.05进行混合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿石球团的粒径为12～16mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧处理采用下列方式进行：以14℃/min的升温速率从室温升至1280℃，并在1280℃恒温10min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气基还原处理是在含有氢气和一氧化碳的混合还原气氛下进行2～3小时，其中，所述混合还原气氛中氢气和一氧化碳的总体积不低于90％，所述氢气含量不低于所述混合还原气氛总体积的60％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助熔剂为氧化钙，所述脱磷剂为氯化钙。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述金属化球团、助熔剂和脱磷剂按照质量比为1：0.05～0.1：0.1～0.2进行混合。
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|---|---|
| CN (1) | CN104451016B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105695734A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-22 | 武汉科技大学 | 一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法 |
| CN106755970A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 一种高磷矿还原球团脱磷的方法 |
| CN107099657A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-29 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 综合利用工业固废的系统及方法 |
| CN107881282A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-06 | 东北大学 | 一种含磷铁矿石预还原同步脱磷直接炼铁工艺 |
| CN110195156A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种铁矿石回转窑煤基氢冶金工艺及其装置 |
| CN115404339A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-29 | 北京氢冶科技有限公司 | 一种开发利用鲕状高磷铁矿的方法 |
| WO2022267190A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 中钢设备有限公司 | 一种高磷鲕状铁矿的处理方法 |
| WO2023162729A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄源の製造方法 |
| WO2023162728A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄源の製造方法 |
| JP7476871B2 (ja) | 2021-11-30 | 2024-05-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属の製造方法 |
| JP7476872B2 (ja) | 2021-11-30 | 2024-05-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102912119A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-02-06 | 鞍钢股份有限公司 | 一种防止自熔性球团矿焙烧粘结的方法 |
| CN103290158A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-11 | 北京科技大学 | 一种利用生物质木炭实现鲕状高磷铁矿脱磷的方法 |
| CN103667572A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-26 | 东北大学 | 一种高铬型钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原冶炼方法 |
-
2014
- 2014-11-25 CN CN201410690502.1A patent/CN104451016B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102912119A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-02-06 | 鞍钢股份有限公司 | 一种防止自熔性球团矿焙烧粘结的方法 |
| CN103290158A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-11 | 北京科技大学 | 一种利用生物质木炭实现鲕状高磷铁矿脱磷的方法 |
| CN103667572A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-26 | 东北大学 | 一种高铬型钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原冶炼方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵志龙等: "高磷铁矿除磷的实验研究", 《中国稀土学报》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105695734A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-22 | 武汉科技大学 | 一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法 |
| CN106755970A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 一种高磷矿还原球团脱磷的方法 |
| CN107099657A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-29 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 综合利用工业固废的系统及方法 |
| CN107881282A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-06 | 东北大学 | 一种含磷铁矿石预还原同步脱磷直接炼铁工艺 |
| CN110195156A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种铁矿石回转窑煤基氢冶金工艺及其装置 |
| WO2022267190A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 中钢设备有限公司 | 一种高磷鲕状铁矿的处理方法 |
| JP7476871B2 (ja) | 2021-11-30 | 2024-05-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属の製造方法 |
| JP7476872B2 (ja) | 2021-11-30 | 2024-05-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属の製造方法 |
| WO2023162729A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄源の製造方法 |
| WO2023162728A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄源の製造方法 |
| CN115404339A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-29 | 北京氢冶科技有限公司 | 一种开发利用鲕状高磷铁矿的方法 |
| CN115404339B (zh) * | 2022-07-28 | 2024-04-09 | 北京氢冶科技有限公司 | 一种开发利用鲕状高磷铁矿的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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Denomination of invention: Method for separating metal iron from phosphorus containing iron ore Effective date of registration: 20180327 Granted publication date: 20171103 Pledgee: Tianfeng Securities Co.,Ltd. Pledgor: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Registration number: 2018990000229 |
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| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20190121 Granted publication date: 20171103 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20220921 Granted publication date: 20171103 |
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Effective date of registration: 20220921 Granted publication date: 20171103 |
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