CN105018722A

CN105018722A - 一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法

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Publication number: CN105018722A
Application number: CN201510492318.0A
Authority: CN
Inventors: 唐竹胜; 唐佳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法。本发明将难选矿、复合矿或含铁废料在还原转化成金属铁的同时，物相结构也转化成易选的物相结构，通过简单的磁选分离，获得高回收率的金属铁粉产品，获得可观的经济效益，也减少了大量的废气排放，实现“非焦”炼铁，同时，也促进了短流程炼钢的发展。本发明方法的单条生产线产能较大，生产线可以呈“回”字状，单条生产线年可处理80万吨以上的各种铁矿。

Description

一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法。

背景技术

我国是世界第一大钢产量国，2014年钢产量突破11.26亿吨(其中粗钢为8.2亿吨)，年需要废钢2900(含DRI)多万吨，而我国还原铁(DRI)年产量仅不到60万吨。

我国是一个低贫难选铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源97％以上，目前无法综合利用，因此，我国富矿进口依赖程度为55％。另外，我国每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰、氧化铝赤泥等含铁废料产生。

如今，我国焦煤资源日益贫乏，因此，国家出台了相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用及难选铁矿、尾渣等含铁废料的综合利用，提高还原铁的产量及开发我国大量的低贫呆矿使其资源化迫在眉睫。

我国目前年生产的50～60万吨还原铁(DRI)，主要是由200余条隧道窑法生产的。在我国，煤基隧道窑罐式法生产还原铁技术走过30多年的历史，其工艺技术比较稳定、成熟，小项目分布相对比较普遍。但因传统的煤基隧道窑罐式法，必须采用昂贵的耐火罐；同时具有能耗高；还原时间长；劳动力消耗高；产品质量低下等原因，造成生产成本高、销路不畅等实际问题。目前造成煤基隧道窑法还原铁生产停顿状态。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种从难选矿、复合矿和含铁废料还原分离获得高品位金属铁粉的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法，步骤如下：

(1)将难选矿、复合矿或含铁废料打磨成0～80目的矿粉，添加还原剂、助剂和粘结剂，所述矿粉、还原剂、助剂和粘结剂的重量比为(64.0～78.0):(20～22):(0.5～13):(0.5～1.5)，再添加粒度1～6mm、矿粉质量0～6％的石英砂或废耐火砖颗粒及长度5～20mm、矿粉重量3～8％的废钢屑，均匀混合；

(2)向步骤(1)的混合矿粉中喷洒矿粉质量3.5％～5.0％的水，将矿粉搅拌后，再压制成砖块，并在矿粉砖块表面喷涂一层1.0～2.0mm厚的耐火涂料层，在105～180℃的烘干窑内烘干3～5h，使砖块内水份≤0.5％；

(3)在窑车上平铺有8～10mm的煤粉或石灰粉或耐火涂料，将步骤(2)的砖块按10～20mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，进入窑炉，在980℃～1030℃温度下进行还原反应，还原时间为1.5～5.0h；

(4)将还原反应后的砖块出窑炉后，自然冷却到200℃以下，将砖块打磨至160～200目，进行湿式磁选，磁场强度为1800～3200Gs，得到TFe≥90％、ηFe≥93％、回收率≥93％的高品位金属铁粉产品，尾矿中TFe≤5.0％。

其中，所述的难选矿为赤铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿或菱铁矿；所述的复合矿为钒钛磁铁矿、红土镍矿、硼铁矿或锰铁矿；所述的含铁废料为除尘污泥、硫酸渣、铅锌渣、铜渣、含六价铬铬渣或氧化铝赤泥。

所述的还原剂为煤碳粉，其成分按重量分数计为：其成分按重量分数计为：固定碳≥65％、挥发份≤15％、灰份≤20％、水份＜3％、含硫量＜0.5％；其灰熔点≥1150℃，加工后粒度为0～5mm。

所述的助剂按质量百分比由氧化钙粉35.0％、低熔点玻璃粉10.0％和氟化钙粉55.0％混合组成。

所述的粘结剂为有机粘结剂或无机粘结剂，其中所述的有机粘结剂为腐植酸钠、糊精、糖浆、纸浆废液、糖稀或水溶性聚乙烯醇，所述的无机粘结剂为膨润土、高岭土、粘土、石灰粉或水玻璃。

所述的耐火涂料由粘土粉和高铝生料粉按重量比1：1混合。

所述的废耐火砖颗粒为加工成3～10mm颗粒状的粘土砖、高铝砖或镁碳砖。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过加入石英砂或废耐火砖颗粒或废钢屑作为骨料，起到支撑和加强筋的作用，防止高温还原时砖块爆裂，且不影响磁选时金属铁粉的品位和还原率；另外，废钢屑在磁选前能够筛分分离出来，能够循环使用。

2、由于各种难选铁矿、复合矿及含铁废料的铁质，普遍具有胶状构造、层状或条带状构造、格状构造、鲕状构造、微细粒状构造等，且微细粒与石英等脉石紧密连生，细度一般为5μm～20μm，最细小的仅有2μm，很难靠磁浮选等方法分选开来；本发明通过添加助剂，被还原的物料在一定的高温还原气氛条件下，物料呈半熔融状态，CO把氧化铁还原成金属铁的同时，打破铁分子和脉石物相晶格结构，使脉石形成铁橄榄石(2FeO〃SiO₂)和镁铁铝尖晶石(MgO〃FeO〃Al₂O₃)的分子结构，金属铁和脉石分别团聚，使金属铁和脉石形成的橄榄石颗粒分别聚集到60μm～120μm大的细度，甚至更大的粒度，再通过细磨和湿式磁选后，实现渣(脉石)与铁分离的有效分离，获得高品位、高回收率的金属铁产品。

3、本发明在矿粉砖块表面喷涂耐火涂料，能起到防氧化的作用，高温烧结固化后还能起到“温室”效应的作用，这也是本发明的难选矿能实现低温渣铁分离的原因之一。

4、本发明的分离方法适合采用隧道窑、推板窑、辊道窑、车底窑、转底炉、无罐隧道窑等流化床的各式窑炉；还原窑炉燃烧方式灵活，可以采用煤气、天然气或液化气进行燃烧加温，也可以直接采用喷煤进行明火燃烧加温。

5、本发明将难选矿、复合矿或含铁废料在还原的同时，物相结构也转化成易选的物相结构，通过湿式磁选，分离获得高回收率的金属铁粉产品，获得可观的经济效益，也减少了大量的废气排放，实现“非焦”炼铁，同时，也促进了短流程炼钢的发展。本发明方法的单条生产线产能较大，生产线可以呈“回”字状，单条生产线年可处理80万吨废铁矿。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法，步骤如下：

(1)选用200目占90％的、品位TFe:56.46％的内蒙硫酸渣矿粉，添加还原剂、助剂和膨润土，所述矿粉、还原剂、助剂和膨润土的重量比为65:22:12:1.0，再添加粒度3～6mm、矿粉质量5％的石英砂及长度3～10mm、矿粉重量5％的废钢屑，均匀混合；

(2)向步骤(1)的混合矿粉中喷洒矿粉质量5.0％的水，将矿粉制成230×115×65mm的砖块，烘干后在矿粉砖块表面喷涂一层1.5mm厚的耐火涂料层，在180℃的烘干窑内烘干4.0h；

(3)在窑车上平铺有10mm厚的无烟煤粉，将步骤(2)的砖块按10～15mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，230×65面朝下，进入窑炉，在1020℃温度下进行还原反应，还原时间为3.0h；

(4)将还原反应后的砖块出窑炉后，自然冷却到200℃以下，将砖块打磨至约200目，进行湿式磁选，磁场强度为1800～3200Gs，得到高品位金属铁粉产品，所得产品的品位指标如表1所示。

表1

实施例2

(1)选用TFe:45.46％的湖南鲕状赤铁矿，打磨成约80目的矿粉，添加还原剂、助剂和玻璃水，所述矿粉、还原剂、助剂和玻璃水的重量比为66:20:13:1.0，再添加粒度3～6mm、矿粉质量6％的废耐火砖颗粒及长度3～10mm、矿粉重量4.5％的废钢屑，均匀混合；

(3)在窑车上平铺有10mm厚的无烟煤粉，将步骤(2)的砖块按10～15mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，230×65面朝下，进入窑炉，在1030℃温度下进行还原反应，还原时间为2.5h；

(4)还原反应后的砖块出窑炉后，自然冷却到200℃以下，将砖块打磨至约160目，进行湿式磁选，1800～3200Gs，选出金属铁粉，在105℃的烘干箱内进行烘干2.0h，得到高品位金属铁粉产品，所得产品的品位指标如表2所示。

表2

名称

TFe

MFe

ηFe

回收率

	(％)	(％)	(％)	(％)
					金属铁粉	91.37	87.11	95.34	95.12
尾矿	4.22	——	——	——

实施例3

(1)选用TFe:40.26％的临江羚羊石铁矿，打磨成0～80目的矿粉，添加还原剂、助剂和石灰粉，所述矿粉、还原剂、助剂和石灰粉的重量比为64:22:12.5:1.5，再添加粒度3～6mm、矿粉质量4％的石英砂及长度3～10mm、矿粉重量3.5％的废钢屑，均匀混合；

(2)向步骤(1)的混合矿粉中喷洒矿粉质量5.0％的水，将矿粉制成230×115×65mm的砖块，烘干后在矿粉砖块表面喷涂一层1.5mm厚的耐火涂料层，在105℃的烘干窑内烘干4.0h；

(3)在窑车上平铺有10mm的无烟煤粉，将步骤(2)的砖块按10～15mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，230×65面朝下，进入窑炉，在1020℃温度下进行还原反应，还原时间为2.8h；

(4)将还原反应后的砖块出窑炉后，自然冷却到200℃以下，将砖块打磨至约160目，进行湿式磁选，磁场强度为1800～3200Gs，得到高品位金属铁粉产品，所得产品的品位指标如表3所示。

表3

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种从难选矿、复合矿和含铁废料分离还原铁粉的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将难选矿、复合矿或含铁废料打磨成0～80目的矿粉，添加还原剂、助剂和粘结剂，所述矿粉、还原剂、助剂和粘结剂的重量比为(64.0～78.0):(20～22):(0.5～13):(0.5～1.5)，再添加粒度3～10mm、矿粉质量0～6％的石英砂或废耐火砖颗粒及长度2～20mm、按矿粉重量3～8％的废钢屑，均匀混合；

(3)在窑车上平铺有8～10mm的煤粉或石灰粉或耐火土，将步骤(2)的砖块按10～20mm的间隔距离均匀摆放在窑车面上，进入窑炉，在980℃～1030℃温度下进行还原反应，还原时间为1.5～5.0h；

(4)将还原反应后的砖块出窑炉后，自然冷却到200℃以下，将砖块打磨至160～200目，进行湿式磁选，磁场强度为1800～3200Gs，获得TFe≥90％、ηFe≥93％、回收率≥93％的高品位金品，尾矿中TFe≤5.0％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的难选矿为赤铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿或菱铁矿；所述的复合矿为钒钛磁铁矿、红土镍矿、硼铁矿或锰铁矿；所述的含铁废料为除尘污泥、硫酸渣、铅锌渣、铜渣、含六价铬铬渣或氧化铝赤泥。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原剂为煤碳粉，其成分按重量分数计为：固定碳≥65％、挥发份≤15％、灰份≤20％、水份＜3％、含硫量＜0.5％；其灰熔点≥1150℃，加工后粒度为0～5mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的助剂按质量百分比由氧化钙粉35.0％、低熔点玻璃粉10.0％和氟化钙粉55.0％混合组成。

5.根据权利要求1所述的方法，特征在于，所述的粘结剂为有机粘结剂或无机粘结剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的有机粘结剂为腐植酸钠、糊精、糖浆、纸浆废液、糖稀或水溶性聚乙烯醇。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的无机粘结剂为膨润土、高岭土、粘土、石灰粉或水玻璃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的耐火涂料由粘土粉和高铝生料粉按重量比1：1混合。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的废耐火砖颗粒为加工成3～10mm颗粒状的粘土砖、高铝砖或镁碳砖。