CN104480301A - 一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，属于资源综合利用技术领域。主要步骤如下：将钢渣进行烘干和破碎，以铁尾矿经预富集后的尾精矿为原料，以钢渣为助剂，配加还原剂、粘结剂和水进行压球制成生球团；生球团烘干后放入还原气氛炉内进行快速还原得到还原球团；还原球团自然冷却后进行破碎、二段磨矿二段磁选，最终得到金属化率≥87％、铁品位≥90％及铁回收率≥85％的还原铁微粉。该方法利用炼钢厂排出的钢渣作为助剂，完全取代氧化钙、碳酸钠等工业级或化学纯助剂，显著降低还原成本；采用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿，既可回收铁尾矿预富集尾精矿中的铁又可回收钢渣中的残余铁，经济效益和社会效益十分明显。

Description

一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法

技术领域

本发明涉及资源综合利用技术领域，特别是指一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法。

背景技术

齐大山铁矿是鞍钢集团的主要原料基地之一，其铁矿石是以磁铁石英岩为主的红矿石，属极难选铁矿。经过40余年的开发，目前尾矿堆存量已超过2亿t，早期铁尾矿中铁品位较高，可达20％左右，具有巨大的潜在回收价值。因此，对齐大山铁尾矿进行了综合利用研究，见专利《一种铁矿尾矿强磁预富集深度还原提铁方法》(CN201210362689)。通过对齐大山铁尾矿进行预富集，可以获得铁品位在37％左右、铁回收率大于80％的预富集尾精矿。对预富集尾精矿进行直接还原，需要配加足够量的助剂氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠、氟化钙的一种或几种。大量的助剂不仅增加了还原成本，也降低了混合物料的铁品位，从而使生产每吨还原铁微粉所处理的还原物料量增加，增加了能耗，进一步提高了还原成本。

炼钢厂每年产生大量的钢渣，其产量约占钢产量的15％～20％。一般来说，钢渣从炼钢厂排出前，通过破碎磁选回收了大部分粗粒的铁粒，但仍有部分细粒金属铁残存及二价铁、三价铁存在于各种物相中。钢渣一般含有35％～60％的氧化钙、10％～15％的二氧化硅、1％～8％的三氧化二铝、3％～13％的氧化镁及5％～25％的氧化铁。因此，在烧结矿中钢渣可代替熔剂，不仅可以回收利用钢渣中的残铁、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高烧结矿的产量。钢渣还可作为高炉熔剂，既可回收利用钢渣中大量的金属铁，又可减少烧结矿和石灰石用量；钢渣中因含有较多的Mn和MnO，能使高炉的流动性和稳定性变好，提高料柱的透气性。

综上所述，若能充分利用钢渣高碱度和可作为熔剂的特点，用钢渣作助剂代替目前常用的工业级或化学纯助剂，还原铁尾矿经预富集后的尾精矿，则可大大的降低还原成本，还能回收钢渣中的残余铁，经济效益和社会效益十分明显。而目前，查阅国内外相关专利和文献，还未见此方面的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，旨在利用炼钢厂排出的钢渣作为助剂完全取代氧化钙、碳酸钠、氟化钙、硼酸钠、氢氧化钙等工业级或化学纯助剂，从而显著降低还原成本。同时，采用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿，既回收了铁尾矿预富集尾精矿中的铁又回收了钢渣中的残余铁，实现了铁尾矿预富集尾精矿中铁和钢渣中铁的同步回收，经济效益和社会效益十分明显。

该方法包括以下步骤：

(1)将钢渣进行烘干和破碎，使破碎后的粒度为-2mm，其中粒度为-1mm的钢渣应≥90％，-0.1mm应≥50％；

(2)以铁尾矿预富集尾精矿为原料，以步骤(1)中得到的有一定粒度组成要求的钢渣为助剂，配加15％～30％的还原剂、0.3％～0.5％的粘结剂，然后混合均匀制成混合生料；将5％～10％的水加入到混合生料中再次混合均匀，然后在压球设备中进行压球制成生球团。其中，钢渣的配加量以四元碱度来计算，配加钢渣后混合物料的四元碱度R在0.2～0.6之间，四元碱度的计算公式如下：

$R=\frac{w_{{\left(\mathrm{CaO}\right)}_1}+w_{{\left(\mathrm{CaO}\right)}_2}+w_{{\left(\mathrm{MgO}\right)}_1}+w_{{\left(\mathrm{MgO}\right)}_2}}{w_{{\left({\mathrm{SiO}}_2\right)}_1}+w_{{\left({\mathrm{SiO}}_2\right)}_2}+w_{{\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)}_1}+w_{{\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)}_2}}$

其中,分别为钢渣化学组成中氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝的含量；分别为铁尾矿预富集尾精矿化学组成中氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝的含量。

还原剂为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种，还原剂中固定碳含量≥40％、挥发分在10～30％之间、灰分＜20％；粘结剂为羧甲基纤维素钠；还原剂或粘结剂的用量是指还原剂或粘结剂占原料和钢渣总质量的百分数。

(3)将步骤(2)制成的生球团在90℃～100℃的条件下进行烘干24小时，然后放入还原气氛炉内进行快速还原，还原温度为1275℃～1375℃，还原时间为20min～60min，得到还原球团；还原结束后将还原球团取出自然冷却。快速还原所使用的设备为转底炉；若采用回转窑、隧道窑或竖炉等还原设备，则各设备的还原条件应作出相应调整或修改，具体参数范围可通过还原实验确定。

(4)将步骤(3)中得到的还原球团破碎到-2mm，然后进行二段磨矿二段磁选。其中，一段磨矿的矿浆浓度为55％～65％，磨矿细度-0.074mm粒级含量≥90％且-0.038mm粒级含量≥40％、一段磁选在磁场强度为80Ak/m～160Ak/m；二段磨矿的矿浆浓度为50％～60％和磨矿细度-0.038mm粒级含量≥90％、二段磁选磁场强度为60Ak/m～80Ak/m。最终可以得到金属化率≥87％、铁品位≥90％及铁回收率≥85％的还原铁微粉。其中，铁回收率是指还原铁微粉中的全铁含量除以钢渣中的全铁含量和还原铁尾矿预富集尾精矿中的全铁含量相加之和的质量百分数。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、利用炼钢厂废弃钢渣作助剂，价格便宜，可十分显著的降低还原成本；

2、用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿，不仅可以很好的回收铁尾矿预富集尾精矿中的铁，而且还可以回收钢渣中的大部分残余金属铁及二价铁、三价铁；

3、利用钢渣作助剂，由于钢渣本身残留一定量的铁，与以其他工业化学试剂作助剂相比，相同条件下生产每吨还原铁微粉所处理的生球团质量减少，可节约大量能源，降低还原成本；

4、还原铁微粉铁品位大于90％、铁回收率大于85％，可为炼钢原料；

5、该工艺方法较为简单，流程短，容易控制。

附图说明

图1为本发明的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的钢渣得不到有效利用，且预富集尾精矿选别成本较高等问题，提供一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法。图1为该方法的工艺流程图，按图1工艺所做实施例如下。

实施例1

某钢渣含二氧化硅12.22％、氧化钙35.82％、氧化镁11.00％、三氧化二铝6.84％及全铁19.37％。将钢渣进行烘干和破碎，使破碎后钢渣的粒度为-2mm，其中-1mm粒度的钢渣占92％，-0.1mm粒度的钢渣占56％。以铁尾矿预富集尾精矿为原料，配加四元碱度为0.4的钢渣作助剂、15％的烟煤作还原剂、0.4％的羧甲基纤维素钠作粘结剂，然后混合均匀制成混合生料；将7％的水加入到混合生料中再次混合均匀，然后在压球设备中进行压球制成生球团；将制成的生球团进行烘干，然后放入还原气氛炉内进行快速还原，还原温度为1350℃，还原时间为30min，还原得到产品为还原球团；还原结束后将还原球团取出自然冷却并破碎到-2mm，然后进行二段磨矿二段磁选。在一段磨矿矿浆浓度为60％和磨矿细度-0.074mm粒级含量占95％及-0.038mm粒级含量占55％、一段磁选磁场强度为120Ak/m，二段磨矿矿浆浓度为50％和磨矿细度-0.038mm粒级含量占97％、二段磁选磁场强度为65Ak/m的条件下，可得到金属化率为91.63％、铁品位为91.72％及铁回收率为86.95％的还原铁微粉。其中，烟煤固定碳含量为67.83％，挥发分为18.45％，灰分为12.02％。

实施例2

某钢渣含二氧化硅11.60％、氧化钙41.80％、氧化镁10.08％、三氧化二铝1.43％及全铁22.08％。将钢渣进行烘干和破碎，使破碎后钢渣的粒度为-2mm，其中-1mm粒度的钢渣占92％，-0.1mm粒度的钢渣占56％。以铁尾矿预富集尾精矿为原料，配加四元碱度为0.3的钢渣作助剂、25％的烟煤作还原剂、0.5％的羧甲基纤维素钠作粘结剂，然后混合均匀制成混合生料；将8％的水加入到混合生料中再次混合均匀，然后在压球设备中进行压球制成生球团；将制成的生球团进行烘干，然后放入还原气氛炉内进行快速还原，还原温度为1350℃，还原时间为40min，还原得到产品为还原球团；还原结束后将还原球团取出自然冷却并破碎到-2mm，然后进行二段磨矿二段磁选。在一段磨矿矿浆浓度为60％和磨矿细度-0.074mm粒级含量占98％及-0.038mm粒级含量占50％，一段磁选磁场强度为160Ak/m，二段磨矿矿浆浓度为50％和磨矿细度-0.038mm粒级含量占99％、二段磁选磁场强度为65Ak/m的条件下，可得到金属化率为87.62％、铁品位为90.46％及铁回收率为89.81％的还原铁微粉。其中，烟煤固定碳含量为45.16％，挥发分为28.76％，灰分为16.20％。

实施例3

某钢渣含二氧化硅12.22％、氧化钙35.82％、氧化镁11.00％、三氧化二铝6.84％及全铁19.37％。将钢渣进行烘干和破碎，使破碎后钢渣的粒度为-2mm，其中-1mm粒度的钢渣占92％，-0.1mm粒度的钢渣占56％。以铁尾矿预富集尾精矿为原料，配加四元碱度为0.4的钢渣作助剂、25％的烟煤作还原剂、0.5％的羧甲基纤维素钠作粘结剂，然后混合均匀制成混合生料；将9％的水加入到混合生料中再次混合均匀，然后在压球设备中进行压球制成生球团；将制成的生球团进行烘干，然后放入还原气氛炉内进行快速还原，还原温度为1325℃，还原时间为40min，还原得到产品为还原球团；还原结束后将还原球团取出自然冷却并破碎到-2mm，然后进行二段磨矿二段磁选。在一段磨矿矿浆浓度为60％和磨矿细度-0.074mm粒级含量占98％及-0.038mm粒级含量占60％、一段磁选磁场强度为120Ak/m，二段磨矿矿浆浓度为50％和磨矿细度-0.038mm粒级含量占98％、二段磁选磁场强度为65Ak/m的条件下，可得到金属化率为89.85％、铁品位为92.58％及铁回收率为90.45％的还原铁微粉。其中，烟煤固定碳含量为45.16％，挥发分为28.76％，灰分为16.20％。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)将钢渣进行烘干和破碎，使破碎后钢渣的粒度为-2mm；

(2)以铁尾矿预富集尾精矿为原料，以步骤(1)中破碎后的钢渣为助剂，配加还原剂、粘结剂，然后混合均匀制成混合生料；其中，还原剂的用量为原料和钢渣总重量的15％～30％，粘结剂的用量为原料和钢渣总质量的0.3％～0.5％；再将5％～10％的水加入到混合生料中再次混合均匀，然后在压球设备中进行压球制成生球团；

(3)将步骤(2)中制成的生球团进行烘干，然后放入还原气氛炉内进行快速还原，还原温度为1275℃～1375℃，还原时间为20min～60min，得到还原球团；还原结束后将还原球团取出自然冷却；

(4)将步骤(3)中得到的还原球团破碎到-2mm，然后进行二段磨矿二段磁选，得到金属化率≥87％、铁品位≥90％及铁回收率≥85％的还原铁微粉。

2.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中破碎后的钢渣粒度在2mm以下，其中粒度为-1mm的钢渣含量≥90％，粒度为-0.1mm的钢渣含量≥50％。

3.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(2)中钢渣的配加量以四元碱度来计算，即使配加钢渣后混合生料的四元碱度R为0.2～0.6。

4.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(2)中配加的还原剂为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种，要求还原剂中固定碳含量≥40％，挥发分为10％～30％，灰分＜20％。

5.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(2)中配加的粘结剂为羧甲基纤维素钠。

6.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(3)中生球团的烘干温度为90℃～100℃，烘干时间为24小时，使用的还原气氛炉为转底炉、回转窑、隧道窑或竖炉。

7.根据权利要求1所述的一种用钢渣作助剂还原铁尾矿预富集尾精矿的方法，其特征在于：所述步骤(4)中一段磨矿的矿浆浓度为55％～65％，磨矿细度-0.074mm粒级含量≥90％且-0.038mm粒级含量≥40％，一段磁选磁场强度为80Ak/m～160Ak/m；二段磨矿的矿浆浓度为50％～60％，磨矿细度-0.038mm粒级含量≥90％，二段磁选磁场强度为60Ak/m～80Ak/m。