CN105695734A - 一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法 - Google Patents
一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,该方法包括:将高磷鲕状赤铁矿粉、粘结剂和脱磷剂混合均匀,制成生球团,将所述生球团经过氧化焙烧制得球团矿;将氧化球团矿或冷固结球团矿置于两段式竖炉,采用选择性直接还原法将其还原为含有脉石的磁铁矿球团;竖炉的还原段底部通入高温的CO-CO2混合气体,冷却段底部通入常温的CO-CO2混合气体;将还原后的磁铁矿球团破碎、细磨后得到磁化高磷矿粉,输送进入磁选机进行磁选,最终生产出高品位低磷铁精矿和高磷尾矿。本发明方法具有适于大规模工业生产、环境友好、能耗低以及经济效益好等明显优势。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体地指一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法。
背景技术
我国鲕状赤铁矿资源丰富,资源潜力较大。根据对鲕状赤铁矿化学分析的结果,其主要化学成分为:Fe2O3为30~70wt%、Al2O3为3~20wt%、SiO2为0~35wt%、CaO为0~25wt%、P为0.30~3.0%。由于鲕状赤铁矿铁品位低、P含量高,需进一步选矿提高铁品位、降低磷含量才能直接用于高炉炼铁。
由于鲕状赤铁矿中铁矿物嵌布粒度极细,且常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹。赤铁矿呈环带状集合体与脉石矿物的紧密嵌布,铁矿石中的磷主要以胶磷矿的形式出现,胶磷矿在鲕状赤铁矿中主要产出形式是球粒状集合体。铁与磷等脉石成分的复杂嵌布关系导致普通的物理分选铁和磷十分困难,必须通过化学反应破坏矿物内部的鲕状结构才能取得更好的选矿效果。
公开号为CN201310588889.5的中国专利“一种以鲕状铁矿为原料制备合格铁精矿的选矿工艺”,公开了采用650~950℃中温条件下,以煤、CO和H2中的一种或几种作为还原剂,先对鲕状赤铁矿进行还原磁化焙烧再磁选并进行物理分离。该技术的优点在于只配比5~20%的煤粉或等价的CO、H2等还原性气体,能耗较低;但缺点在于反应气氛不易控制,过还原则生成浮士体,还原不足则残留赤铁矿进入尾矿造成铁损失,产品铁品位50~60%,难以达到高炉冶炼所需的60%以上。
公开号为CN201310512779.0的中国专利“一种竖炉深度还原高磷鲕状赤铁矿球团”,公开了通过磁选进行铁渣分离,产品铁品位88%以上,磷含量降低至0.3%以下。该技术的优点在于产品铁品位高,金属化率达90%以上,缺点在于工艺过程配煤过量,破碎金属化球团时能耗很高。
截至目前,高磷鲕状赤铁矿资源的开发利用未能实现大规模工业生产。究其原因,以上回收方法均存在能耗高、回收率低、经济上不可行和难以实现规模化应用等问题,严重制约高磷鲕状赤铁矿资源的开发利用。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提出一种高磷鲕状赤铁矿提铁降磷的工业生产方法,适于规模化生产、环境友好、能耗低、预期经济效益好。
实现本发明目的采用的技术方案是:一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,该方法包括:
(1)取质量百分比为0.5~4%的粘结剂、质量百分比为5~20%的脱磷剂、质量百分比为3~10%的水和余量的高磷鲕状赤铁矿粉混合均匀,制成粒径为8~30mm的生球团,将所述生球团制得球团矿;
(2)将氧化球团矿或冷固结球团矿置于两段式竖炉,采用选择性直接还原法将其还原为含有脉石的磁铁矿球团;竖炉的还原段底部通入高温的CO-CO2混合气体,冷却段底部通入常温的CO-CO2混合气体;还原段和冷却段通入的混合气体中CO体积分数均在1~30%范围内,还原段通入的混合气体温度为600~1100℃;
(3)将还原后的磁铁矿球团破碎、细磨后得到磁化高磷矿粉,输送进入磁选机进行磁选,最终生产出高品位低磷铁精矿和高磷尾矿。
在上述技术方案中,将所述生球团经过氧化焙烧制得氧化球团矿或所述生球团经过蒸汽养护制得冷固结球团矿。
在上述技术方案中,所述高磷鲕状赤铁矿粉的化学成分为:Fe2O3为30~70wt%、Al2O3为3~20wt%、SiO2为0~35wt%、CaO为0~25wt%、P为0.30~3.0%。
在上述技术方案中,所述粘结剂为膨润土、硅藻土或水泥;所述脱磷剂是质量比为1:1:1的Na2CO3、Na2SO4和Na2B4O7·10H2O的混合物。
在上述技术方案中,所述氧化焙烧的焙烧温度为500~1200℃,焙烧时间为20~80min。
在上述技术方案中,竖炉炉顶煤气一部分作为过剩气体送入煤气管网或直接排放,另一部分炉顶煤气经除尘后兑入少量CO气体使CO-CO2混合气体中CO的体积分数恢复到1~30%范围内。
在上述技术方案中,兑入CO气体的炉顶煤气再次分为两部分,一部分返回作为原料气加热到600~1100℃后,从还原段底部喷吹,另一部分冷却后返回作为冷却气从冷却段底部喷吹。
与传统气基或煤基磁化焙烧、气基或煤基深度还原等工艺处理鲕状赤铁矿资源相比,本发明的优势和/或特点主要包括以下方面:
(1)本发明使用竖炉选择性直接还原高磷鲕状赤铁矿球团工艺,提高生产规模,可实现大规模工业应用。
(2)本发明能使用工业废气CO2作为主要原料气,降低CO2排放,并实现炉顶煤气循环利用的智慧(清洁)生产。
(3)本发明使用竖炉选择性直接还原高磷鲕状赤铁矿球团工艺,每吨矿石只需新增30~60Nm3CO气体,且省去了水淬工艺,通过气固换热过程回收高温磁化球团矿的热量,大幅降低能源消耗。
(4)本发明生产出含脉石及少量磁赤铁矿的磁铁矿球团,其孔隙率大、结构疏松,易于破碎,大幅降低后续破碎、细磨工艺的能量消耗,预期经济效益好。
因此,本发明具有适于大规模工业生产、环境友好、能耗低以及经济效益好等明显优势。
附图说明
图1为本发明对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法的流程图。
具体实施方式
以下具体优选的实施例对本发明做进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
根据本发明的一个示例性实施例,实现高磷鲕状赤铁矿铁、磷高效分离利用,包括以下步骤:
(1)高磷鲕状赤铁矿等物料的矿物加工。本实施例采用高磷鲕状赤铁矿的化学成分主要为:Fe2O3为43.2wt%、Al2O3为7.27wt%、SiO2为19.47wt%、CaO为3.90wt%、P为0.90wt%。在高磷鲕状赤铁矿粉中添加2.0wt%的膨润土、8.0wt%的脱磷剂和6.0wt%的水并混匀后使用圆盘造球机制成直径为10~16mm的生球团矿,所述脱磷剂是质量比为1:1:1的Na2CO3、Na2SO4和Na2B4O7·10H2O的混合物。;将制成的生球团矿送入链篦机回转窑系统中,使用1100℃高温焙烧20min后得到氧化球团矿。
(2)竖炉选择性还原。将氧化球团矿送入竖炉进行选择性直接还原,竖炉还原段的下部喷吹CO含量为15%的CO-CO2混合气,混合气温度为950℃,冷却段下部喷吹常温的CO含量为15%的CO-CO2混合气;竖炉炉顶煤气中CO含量占5.56%,除去炉顶煤气中的水蒸气和炉尘后,将其体积的90%返回混合煤气罐,混合煤气罐中兑入新的CO气体并与前述气体混匀,保持混匀后的混合煤气中CO含量占15%;混合煤气罐中的煤气体积的37%在常温下返回竖炉下部冷却段冷却还原后的磁铁矿球团,混合煤气罐中的煤气体积的63%经过换热器加热,加热时使用的燃料气为炉顶煤气体积的10%兑入焦炉煤气的混合气,加热过程在换热器中进行,并使换热后的混合煤气温度为950℃,换热后的CO-CO2混合气继续从还原段下部喷吹,重复以上循环过程。还原后的磁铁矿球团的孔隙率为42%,结构疏松。
(3)磁铁矿球团破碎、细磨。使用破碎机将步骤(2)所述的选择性直接还原后的磁铁矿球团破碎,使用高压辊磨机将破碎后的大块矿物粉碎、细磨至-200目含量占95%以上的磁化高磷矿粉。
(4)磁选机磁选。将步骤(3)所述的磁化高磷矿粉送入磁选机中,进行干式磁选,磁选后的铁精矿品位为65%,铁精矿中含P为0.08%,铁的回收率为90%。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于高磷鲕状赤铁矿的化学成分主要为:Fe2O338.03wt%、Al2O310.87wt%、SiO218.26wt%、CaO6.90wt%、P1.2wt%,将高磷鲕状赤铁矿、膨润土、脱磷剂和水混合后使用压球机制成直径为8~15mm的生团矿,生球团的焙烧温度为1000℃,焙烧时间30min;还原段通入的混合气体中CO的比例为20%,混合气体的温度为850℃,炉顶煤气中CO含量为7%,炉顶煤气体积的86%返回混合煤气罐,14%返回换热器作燃料气。还原后的磁铁矿球团的孔隙率为40%,结构疏松;磁选后的铁精矿品位为63%,铁精矿中含P为0.06%,铁的回收率为92%。
综上所述,本发明方法的主要特征是对高磷鲕状赤铁矿进行造球、焙烧或养护后,送入竖炉进行选择性直接还原,再对还原产物磁铁矿球团进行破碎、细磨并使用选矿机选矿以实现铁、磷的高效分离与回收。本工艺与其它工艺显著不同之处在于能使铁、磷彻底分离同时保证较高回收率和较高经济回报率,实现难选冶矿产资源的大规模工业利用,本发明环保、低碳、高效,最终产品为高品位的低磷铁精粉。
Claims (7)
1.一种对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于,包括:
(1)取质量百分比为0.5~4%的粘结剂、质量百分比为5~20%的脱磷剂、质量百分比为3~10%的水和余量的高磷鲕状赤铁矿粉混合均匀,制成粒径为8~30mm的生球团,将所述生球团制得球团矿;
(2)将球团矿置于两段式竖炉,采用选择性直接还原法将其还原为含有脉石的磁铁矿球团;竖炉的还原段底部通入高温的CO-CO2混合气体,冷却段底部通入常温的CO-CO2混合气体;还原段和冷却段通入的混合气体中CO体积分数均在1~30%范围内,还原段通入的混合气体温度为600~1100℃;
(3)将还原后的磁铁矿球团破碎、细磨后得到磁化高磷矿粉,输送进入磁选机进行磁选,最终生产出高品位低磷铁精矿和高磷尾矿。
2.根据权利要求1所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:将所述生球团经过氧化焙烧制得氧化球团矿或所述生球团经过蒸汽养护制得冷固结球团矿。
3.根据权利要求1或2所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:所述高磷鲕状赤铁矿粉的化学成分为:Fe2O3为30~70wt%、Al2O3为3~20wt%、SiO2为0~35wt%、CaO为0~25wt%、P为0.30~3.0%。
4.根据权利要求1或2所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:所述粘结剂为膨润土、硅藻土或水泥;所述脱磷剂是质量比为1:1:1的Na2CO3、Na2SO4和Na2B4O7·10H2O的混合物。
5.根据权利要求1或2所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:所述氧化焙烧的焙烧温度为500~1200℃,焙烧时间为20~80min。
6.根据权利要求1或2所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:竖炉炉顶煤气一部分作为过剩气体送入煤气管网或直接排放,另一部分炉顶煤气经除尘后兑入少量CO气体使CO-CO2混合气体中CO的体积分数恢复到1~30%范围内。
7.根据权利要求6所述对高磷鲕状赤铁矿进行提铁降磷的工业生产方法,其特征在于:兑入CO气体的炉顶煤气再次分为两部分,一部分返回作为原料气加热到600~1100℃后,从还原段底部喷吹,另一部分冷却后返回作为冷却气从冷却段底部喷吹。
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