CN107686885B - 一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法 - Google Patents

一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法 Download PDF

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Abstract

一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法，属于矿物加工技术领域，按以下步骤进行：(1)将赤泥磨细后进行一段弱磁选；(2)将一段弱磁选尾矿进行强磁选；一段弱磁选精矿和强磁选精矿混合作为预富集精矿；(3)置于氧化焙烧炉中，通入煤气和空气，对预富集精矿进行氧化焙烧获得氧化粉矿；(4)将氧化粉矿放入还原焙烧炉中通入氮气和还原气，进行还原焙烧；(5)将焙烧矿磨细后进行二段弱磁选。本发明工艺流程简单，设备处理量大，产品性质易控制，工业化应用节能环保，且易实现大型化。

Description

一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中产生的主要废渣，它的存在不仅占用了大量的土地，增加维护费用，同时赤泥中的碱性物质对环境造成污染，破坏土壤结构，污染地下水，严重危害着人们的健康。如果能够实现赤泥的回收利用，不仅能够节约资源，减少环境污染，同时具有一定的社会意义。除此之外，随着我国钢铁冶炼工业的发展，原料铁矿石的日益枯竭，如果能够有效的利用赤泥中的铁，将在很大的程度上缓解钢铁行业中铁矿石资源紧缺的压力。对氧化铝厂赤泥开展回收其中铁的研究，将其回收用于炼铁，如果能够大规模推广实现工业化，不仅可以缓解国内钢铁行业对铁矿石原料的需求压力，又可以有效的消耗大量存放的赤泥，具有重大的经济和社会意义。
当前多采用强磁选或常规浮选分离其中的铁矿物，分离效率十分低，不能有效分离氧化铝和铁矿物，无法实现赤泥资源化利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法，通过强弱磁选、氧化原因焙烧和二段磁选的方法，简化流程的同时，提高铁的回收率。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的60％以上，获得赤泥矿粉；将赤泥矿粉进行一段弱磁选，磁场强度为600～2000Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；
2、将一段弱磁选尾矿进行强磁选，磁场强度为6000～10000Oe，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；将一段弱磁选精矿和强磁选精矿混合，作为预富集精矿；
3、将预富集精矿置于氧化焙烧炉中，通入煤气和空气，使预富集精矿处于悬浮状态，对预富集精矿进行氧化焙烧，焙烧温度为800～950℃，焙烧时间为5～20min，使预富集精矿中的水和其他挥发分挥发，并使铁成分氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入5～25m3/h；
4、采用还原焙烧炉，还原焙烧炉的外壳内设有上隔板、布风板和下隔板；上隔板垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳连接在一起；布风板位于上隔板下方且水平放置；下隔板的顶边与布风板连接在一起，其底边和两个侧边与外壳连接在一起；并且上隔板与下隔板位于同一个垂面上；上隔板的底边和布风板之间的间隙作为物料通道；上隔板将还原焙烧炉上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板和布风板将还原焙烧炉下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为450～750℃，焙烧时间为2～10min，获得焙烧矿；其中还原气为CO、H2或煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为1～15m3/h；氮气和还原气的比例为1:1～5:1；
5、将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的50～90％，然后进行二段弱磁选，磁场强度为600～2000Oe，获得二段弱磁选精矿作为成品铁精粉；铁精粉的铁品位TFe为58～62％，Al2O3重量含量≤5％。
上述方法中，赤泥的铁品位TFe为26～47％，按重量百分比含Al2O3 13～18％，SiO23～11％，Na2O 0.5～1.2％。
上述方法中，二段弱磁选精矿的主要成分为磁铁矿和γ-Fe2O3。
上述方法中，铁的回收率≥70％。
与现有赤泥制备铁精矿的方法相比，本发明的特点和优势为：
相比常规磁选、浮选工艺能有效处理含有不同类型铁矿物的赤泥，铁矿物为针铁矿，赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿，黄铁矿等时均能实现铁矿物的从赤泥中的有效分离；
采用气体对赤泥进行焙烧，相比常规焙烧手段产热传质效率高，对赤泥中微细粒浸染的铁矿物还原充分；
采用预氧化-再还原的焙烧方法，氧化与还原过程的有机结合能够获得性质更均一产品。
本发明工艺流程简单，设备处理量大，产品性质易控制，工业化应用节能环保，且易实现大型化。
附图说明
图1为本发明的赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法流程示意图；
图2为图1中的氧化焙烧部分的流程示意图；
图3为本发明采用的还原焙烧炉结构示意图；图中，1、外壳，2、上隔板，3、布风板、4、下隔板，5、进料口，6、出料口，7、氮气进口，8、还原气进口。
具体实施方式
本发明实施例中采用的弱磁选设备为湿式弱磁选机。
本发明实施例中采用的强磁选设备为高梯度立环脉动强磁选机。
本发明实施例中采用的煤制气按体积百分比含H2≥35％；CO≥15％；O2≤0.5％。
本发明实施例中采用的煤气为市购工业煤气。
实施例1
赤泥的铁品位TFe为26％，按重量百分比含Al2O3 18％，SiO2 11％，Na2O 1.2％；
流程如图1所示；
将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的65％，获得赤泥矿粉；将赤泥矿粉进行一段弱磁选，磁场强度为600Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；
将一段弱磁选尾矿进行强磁选，磁场强度为6000Oe，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；将一段弱磁选精矿和强磁选精矿混合，作为预富集精矿；
将预富集精矿置于氧化焙烧炉中，通入煤气和空气，使预富集精矿处于悬浮状态，对预富集精矿进行氧化焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为20min，使预富集精矿中的水和其他挥发分挥发，并使铁成分氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入5m3/h；氧化焙烧流程如图2所示；
采用还原焙烧炉，结构如图3所示，还原焙烧炉的外壳1内设有上隔板2、布风板3和下隔板4；上隔板2垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳1连接在一起；布风板3位于上隔板2下方且水平放置；下隔板4的顶边与布风板3连接在一起，其底边和两个侧边与外壳1连接在一起；并且上隔板2与下隔板4位于同一个垂面上；上隔板2的底边和布风板3之间的间隙作为物料通道；上隔板2将还原焙烧炉1上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板4和布风板3将还原焙烧炉1下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；
将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为450℃，焙烧时间为10min，获得焙烧矿；其中还原气为CO，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO的总量为1m3/h；氮气和还原气的比例为1:1；
将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的50％，然后进行二段弱磁选，磁场强度为600Oe，获得二段弱磁选精矿主要成分为磁铁矿和γ-Fe2O3，作为成品铁精粉；铁精粉的铁品位TFe为58％，Al2O3含量5％；铁的回收率79％。
实施例2
赤泥的铁品位TFe为47％，按重量百分比含Al2O3 13％，SiO2 3％，Na2O 0.5％；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的60％，一段弱磁选的磁场强度为1000Oe；
(2)强磁选的磁场强度为8000Oe；
(3)氧化焙烧的温度为950℃，时间为5min，其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入25m3/h；
(4)还原焙烧的温度为750℃，时间为2min，还原气为H2，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的H2的总量为15m3/h；氮气和还原气的比例为3:1；
(5)将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的60％，二段弱磁选的磁场强度为1000Oe，铁精粉的铁品位TFe为62％，Al2O3含量3％；铁的回收率70％。
实施例3
赤泥的铁品位TFe为38％，按重量百分比含Al2O3 15％，SiO2 9％，Na2O 0.9％；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的70％，一段弱磁选的磁场强度为1500Oe；
(2)强磁选的磁场强度为9000Oe；
(3)氧化焙烧的温度为850℃，时间为15min，其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入15m3/h；
(4)还原焙烧的温度为550℃，时间为8min，还原气为煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为10m3/h；氮气和还原气的比例为4:1；
(5)将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的80％，二段弱磁选的磁场强度为1500Oe，铁精粉的铁品位TFe为60％，Al2O3含量4％；铁的回收率76％。
实施例4
赤泥的铁品位TFe为32％，按重量百分比含Al2O3 17％，SiO2 10％，Na2O 0.6％；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的75％，一段弱磁选的磁场强度为2000Oe；
(2)强磁选的磁场强度为10000Oe；
(3)氧化焙烧的温度为900℃，时间为10min，其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入20m3/h；
(4)还原焙烧的温度为650℃，时间为4min，还原气为煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为5m3/h；氮气和还原气的比例为5:1；
(5)将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的90％，二段弱磁选的磁场强度为2000Oe，铁精粉的铁品位TFe为59％，Al2O3含量4％；铁的回收率74％。

Claims (1)

1.一种赤泥悬浮焙烧制备铁精粉的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将赤泥磨细至粒度粒度-200目的部分占总重量的60%以上，获得赤泥矿粉；将赤泥矿粉进行一段弱磁选，磁场强度为600~2000Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；所述的赤泥的铁品位TFe为26~47%，按重量百分比含Al2O3 13~18%，SiO2 3~11%，Na2O 0.5~1.2%；
（2）将一段弱磁选尾矿进行强磁选，磁场强度为6000~10000Oe，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；将一段弱磁选精矿和强磁选精矿混合，作为预富集精矿；
（3）将预富集精矿置于氧化焙烧炉中，通入煤气和空气，使预富集精矿处于悬浮状态，对预富集精矿进行氧化焙烧，焙烧温度为800~950℃，焙烧时间为5~20min，使预富集精矿中的水和其他挥发分挥发，并使铁成分氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨预富集精矿通入5~25m3/ h；
（4）采用还原焙烧炉，还原焙烧炉的外壳内设有上隔板、布风板和下隔板；上隔板垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳连接在一起；布风板位于上隔板下方且水平放置；下隔板的顶边与布风板连接在一起，其底边和两个侧边与外壳连接在一起；并且上隔板与下隔板位于同一个垂面上；上隔板的底边和布风板之间的间隙作为物料通道；上隔板将还原焙烧炉上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板和布风板将还原焙烧炉下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为450~750℃，焙烧时间为2~10min，获得焙烧矿；其中还原气为CO、H2或煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为1~15 m3/ h；氮气和还原气的比例为1:1~5:1；
（5）将焙烧矿磨细至粒度-400目的部分占总重量的50~90%，然后进行二段弱磁选，磁场强度为600~2000Oe，获得二段弱磁选精矿作为成品铁精粉；铁精粉的铁品位TFe为58~62%，Al2O3重量含量≤5%；铁的回收率≥70%。
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