CN105369034A - 一种铁矿石还原焙烧方法 - Google Patents

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Abstract

一种铁矿石还原焙烧方法，提供了一种用于低品位难选铁矿石如红土镍铁矿、铁铝硅伴生矿等通过立窑和回转窑进行两次法还原焙烧，低成本直接生产还原铁（镍铁）的途径，并实现对低品位难选铁矿（铁铝硅伴生矿）的综合利用。本发明直接使用煤碳作为燃料与还原剂，不需要焦炭与煤制气；容易且经济的提取氧化铝（铁铝硅伴生矿）；尾矿主要成分为硅酸钙可以直接利用；没有固体废弃物；由于实现了对低度难选铁矿的综合利用，经济价值极高。

Description

一种铁矿石还原焙烧方法
技术领域
本发明涉及一种铁矿石还原焙烧方法，尤其是指一种铁矿石两步还原焙烧方法。
背景技术
铁矿石主要是铁氧化合物，在炼铁焙烧过程中，主要反应是Fe2O3+3CO经高温——2Fe+3CO2的过程，这一过程的基本原理早已是业内常识。
我国的铁矿石储量较大，但基本上都是低品位的贫矿，呈现贫、细和杂等特点，复杂难选矿资源所占比例较大。一般情况下，这些贫矿不能作为铁的原材料直接进入生产工序；再加上国内合理开发和综合利用的技术水平不高，生产工艺和装备都相对落后，导致精矿品位和回收率较低，难以满足低成本冶炼的生产要求。而要利用这些贫矿，通常都需要先对贫矿进行富集提升。提升低品位矿的方法通常有：磁选、浮选、反浮选、磁化焙烧后磁选和直接还原。
对于磁选方法，由于赤铁矿、褐铁矿等的磁性很弱，即使高强磁性也只能使低品位铁矿提3～4个品位。浮选、反浮选，此方法的适用范围较小，通常只能用于小部分赤铁矿和褐铁矿的分选。目前应用较为广泛的是磁化焙烧-磁选的联合处理方法，该方法相对于其他几种能够将低品位的铁矿提升较多的品位，通常可提升9～12品位。现在基本上都是采用回转窑进行磁化焙烧。然而，现有的回转窑焙烧低品位的矿石，存在着还原不均匀、焙烧成本较高及回转窑结圈不能正常生产等问题。
发明内容
本发明解决的问题是：提供一种用于低品位难选铁矿石如红土镍铁矿、铁铝硅伴生矿等通过立窑和回转窑两次法还原焙烧，低成本直接生产还原铁（镍铁）的途径，并实现对低品位难选铁矿（铁铝硅伴生矿）的综合利用。
本发明是通过提供一种铁矿石还原焙烧方法来解决该问题。
本发明给示了一种铁矿石还原焙烧方法，以传统立窑和回转窑为基础或以本发明人已获授权的ZL201420044504.9号专利公开的混合窑炉为基础，该混合窑炉包括回转窑和立窑，立窑上部设有烟道，立窑下部连接有物料传输通道，该物料传输通道一端与立窑下部连通、另一端与回转窑尾端连通，立窑顶部开设有进料口，回转窑头端设有出料口；
所述铁矿石还原焙烧方法为两步焙烧法，
步骤1，配料，
铁矿石及辅料按三元配比SiO2，CaO,MgO平衡并与已破碎煤炭混合拌匀得混合料；
步骤2，焙烧，
步骤1完成的混合料进入立窑按常规工艺预热、焙烧和降温后出炉，焙烧完成经破碎后排出送入回转窑；
步骤3，将在立窑中完成焙烧的铁矿石混合物经破碎后直接送入回转窑或是与立窑连通的回转窑尾端；
步骤4，回转窑内为常规还原气氛，按常规完成还原过程后的炉料即可出炉；
步骤5，对经两次焙烧后的铁矿石混合物进行破碎、球磨、磁选常规选矿后，可得高品位还原铁和尾矿。
其中，所述铁矿石及辅料石灰石或白云石按SiO2、CaO、MgO的平衡配料。所述铁矿石为破碎成3～50mm的铁矿石，辅料石灰石或白云石为破碎成3～50mm的辅料（允许掺入少量3mm以下的铁矿石与辅料）。
细节上，步骤1中，经预热区使铁矿石的表面水与结晶水蒸发后，在温度900～1000℃的高温区焙烧0.5～1.5小时，使石灰石分解为氧化钙CaO+CO2,且有部分SiO2+CaO=CaSiO3，使熔化的粉煤灰与氧化钙固化后，进入降温区进行900至300℃的降温，时长约2～4小时，后经破碎送入回转窑。步骤4中，回转窑内还原区的温度为1150～1250℃、还原时间1～2小时；出炉时，位于回转窑头端的出料口处采用水封结构，炉料出炉后直接入水以避免再次氧化。这些工艺参数均为现有技术或常规技术。
另外，所述铁矿石为铁铝硅伴生矿、含红土镍铁矿或一般铁矿。还包括有步骤6，对尾矿(铁铝硅伴生矿)再用烧碱浸选方法，可选出铁铝伴生矿中的氧化铝等。
在焙烧过程可根据鼓风量计算高配煤炭，利用煤的不同构成成分的燃烧速度不同，尽量使挥发分充分燃烧而保留碳份。使致碳粒与铁矿石混合物熔在一起。
本发明与现有技术相比，最大的差异点就是对贫铁矿石还原焙烧方法采用所谓的两步焙烧法。该方法的优势在于：
1、直接使用煤基作为燃料与还原剂，不需要焦炭与煤制气；
2、容易且经济的提取氧化铝(铁铝硅伴生矿)；
3、尾矿主要成分为硅酸钙可以直接利用；
4、没有固体废弃物；
5、由于实现了对低度难选铁矿的综合利用，经济价值极高。
总之，本发明解决了几十年来对铁铝硅伴生矿等低度难选铁矿无法应用的难题。
具体实施方式
本发明基于国内大量的贫铁矿石难以利用及利用率低的实现，在现有选矿技术的基础上，提出了一种铁矿石还原焙烧方法。该方法以传统立窑和回转窑为基础，或以本发明人已获授权的ZL201420044504.9号专利公开的混合窑炉为基础，该混合窑炉包括回转窑和立窑，立窑上部设有烟道，立窑下部连接有物料传输通道，该物料传输通道一端与立窑下部连通、另一端与回转窑尾端连通，立窑顶部开设有进料口，回转窑头端设有出料口；
所述铁矿石还原焙烧方法为两步焙烧法：
步骤1，配料，铁矿石（破碎成3～50mm）及辅料（石灰石或白云石）（破碎成3～30mm）按三元配比（SiO2，CaO,MgO）平衡并与已破碎煤炭混合拌匀（允许掺入少量3mm以下的铁矿石与辅料）。
步骤2，焙烧，混合料进入立窑焙烧，经预热区:铁矿石的表面水与结晶水蒸发；使高温区温度900～1000℃，0.5～1.5小时，使石灰石分解为CaO+CO2,且有部分SiO2+CaO=CaSiO3，熔化的粉煤灰与氧化钙固化，降温区900～300℃约2～4小时，破碎排出。
焙烧过程可根据鼓风量计算高配煤炭，利用煤的不同构成成分的燃烧速度不同，尽量使挥发分充分燃烧而保留碳份。使致碳粒与铁矿石混合物熔在一起；
步骤3，将在立窑中完成焙烧铁矿石混合物直接送入回转窑或者送入与立窑连通的回转窑尾端；
步骤4，回转窑内为还原气氛，回转窑内还原区的温度为1150～1250℃、还原时间1～2小时，完成还原过程后的炉料即可出炉；须保证出炉过程不被重新氧化。所述还原气氛按常规为CO气氛。
步骤5，对经两次焙烧后的铁矿石混合物进行破碎、球磨、磁选常规选矿后，可得高品位还原铁（镍铁，焙烧镍铁矿时）和尾矿；
步骤6对尾矿再用烧碱浸选方法，可选出氧化铝（对铁铝硅伴生矿）。
实施本发明时，低品位的铁矿石与燃料（还原剂、单一的煤或者混合煤）连同低品位铁矿石及按需要添加的白云石或石灰石一起混合由进料口投入到立窑中。物料先在立窑的燃烧室内被加热，铁矿石受到高温加热，蒸发出表面水与结晶水，并开始初级还原，在高温区还将破坏铁矿石的原物相结构，有助力后续还原和选矿。立窑内的铁矿石在经过进风管的风口时，温度会急剧下降。然后铁矿石再落入到物料传输通道内，并进入回转窑中。由于此时进入回转窑内的铁矿石中仍然具有较高的温度热量，且矿物（矿石与燃料的混合物）还含有相当数量的还原剂（由热平衡方程决定），有利于在回转窑内的深度还原。在回转窑内受到较均衡的加热，保持1150～1250度及高还原气氛50分钟以上，使矿物得以充分还原。（回转窑的加热过程为公知常识，在此不再详细赘述）。回转窑内产生的尾气，其中含有较高温度的热量及还原气体与粉尘，再进入立窑内，对该部分作出了一个回收作用，节省了资源。此外由于选择的温度较低，尾矿中的氧化铝等没有受到高温的破坏，可以对尾矿进一步的综合利用。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，因铁矿石的构成千差万别，现无法进行扩展式综述，因此上述实施例不能理解为对本发明专利保护范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明两步焙烧法构思的前提下，可做出许多变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，即本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种铁矿石还原焙烧方法，以传统立窑和回转窑为基础或以混合窑炉为基础，该混合窑炉包括立窑和回转窑，立窑上部设有烟道，立窑下部连接有物料传输通道，该物料传输通道一端与立窑下部连通、另一端与回转窑尾端连通，立窑顶部开设有进料口，回转窑头端设有出料口；
所述铁矿石还原焙烧方法为两步焙烧法，
步骤1，配料，
铁矿石及辅料按三元配比SiO2，CaO,MgO平衡并与已破碎煤炭混合拌匀得混合料；
步骤2，焙烧，
步骤1完成的混合料进入立窑按常规工艺预热、焙烧和降温后出炉，焙烧完成经破碎后排出送入回转窑；
步骤3，将在立窑中完成焙烧的铁矿石混合物经破碎后直接送入回转窑或是与立窑连通的回转窑尾端；
步骤4，回转窑内为常规还原气氛，按常规完成还原过程后所得的炉料即可出炉；
步骤5，对经两次焙烧后的炉料进行破碎、球磨、磁选常规选矿后，可得高品位还原铁和尾矿。
2.根据权利要求1所述铁矿石还原焙烧方法，其特征是，所述铁矿石及辅料石灰石或白云石按SiO2、CaO、MgO的平衡配料。
3.根据权利要求2所述铁矿石还原焙烧方法：其特征是，所述铁矿石为破碎成3～50mm的铁矿石，辅料石灰石或白云石为破碎成3～30mm的辅料。
4.根据权利要求1或2或3所述铁矿石还原焙烧方法：其特征是，步骤1中，经预热区使铁矿石的表面水与结晶水蒸发后，在温度900～1000℃的高温区焙烧0.5～1.5小时，使石灰石分解为氧化钙CaO+CO2,且有部分SiO2+CaO=CaSiO3，使熔化的粉煤灰与氧化钙固化后，进入降温区进行900至300℃的降温，时长约2～4小时，后经破碎送入回转窑。
5.根据权利要求4所述铁矿石还原焙烧方法：其特征是，步骤4中，回转窑内还原区的温度为1150～1250℃、还原时间1～2小时；出炉时，位于回转窑头端的出料口处采用水封结构，炉料出炉后直接入水以避免再次氧化。
6.根据权利要求1或2或3所述铁矿石还原焙烧方法：其特征是，所述铁矿石为铁铝硅伴生矿或红土镍铁矿或一般铁矿的还原焙烧。
7.根据权利要求6所述铁矿石还原焙烧方法：其特征是，还包括有步骤6，对铁铝伴生矿尾矿再用烧碱浸选方法，选出铁铝伴生矿中的氧化铝。
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