CN109943716A - 一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法 - Google Patents
一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于矿物加工工程技术领域，公开了一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法在加温加压条件下利用碱将鲕状赤铁中的SiO2、Al2O3溶出，再用稀酸在常温常压下将鲕状赤铁中的磷溶出，得到高品质铁精矿，碱浸出液采用石灰乳沉淀SiO2、Al2O3后作为浸出剂循环利用。本发明碱浸出液采用石灰乳沉淀SiO2、Al2O3后可作为浸出剂循环利用，沉淀硅渣中有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，本发明具有铁回收率高、碱循环利用、综合利用硅等特点。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工工程技术领域，尤其涉及一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：鲕状赤铁矿是以鲕状集合体形式存在的赤铁矿，赤铁矿逐层凝聚而形成的赤铁矿物集合体。通常鲕状体比较小，且彼此间胶结在一起。鲕状赤铁矿嵌布粒度极细，一般和含磷矿物、鲕绿泥石、菱铁矿共生或相互包裹。正是由于鲕状赤铁矿结构的这种特质，使得矿石的单体解离存在很大难度。且经过碎矿和磨矿后矿石很容易形成微细颗粒，再加上其含泥量大的特点，极不利于选矿过程，是世界公认的难选矿石。我国铁矿资源储量的1/9为鲕状赤铁矿，鲕状赤铁矿型铁矿石资源储量丰富。如我国南方的宁乡式铁矿、北方的宣龙式铁矿。近年来我国钢铁工业发展迅速，富铁矿和易选的贫铁矿储量正在逐渐减少，铁矿石对外依存度高，如何开采鲕状赤铁矿成为了当前资源综合利用的重点项目之一。近年来，国内选矿工作者对鲕状赤铁矿的选矿做了大量的工作，并取得一定进展，但始终仍为从根本上解决鲕状赤铁矿的开发利用问题。研究内容包括酸浸、直接还原法、高梯度磁选、选择性聚团-反浮选、反浮选工艺、氯化焙烧-酸浸工艺、原矿焙烧-磁选-化学降磷工艺、原矿闪速磁化焙烧-磁选-反浮选工艺等。采用碱浸出鲕状赤铁矿的报道较少，而且未涉及碱的回收利用及硅的综合利用，存在处理成本高及环保等问题。
硅肥已被国际土壤学界确认为继氮、磷、钾肥之后第四种生长元素肥料，硅肥作为新型肥料，在农业生产中发挥越来越重要的作用：(1)硅肥是农作物生长的必需元素；(2)硅肥是农作物的保健肥料；(3)硅肥是农作物的品质肥料；(4)硅肥是农作物的营养调节性肥料；(5)硅肥具有增产、提质的功能；(6)硅肥具有抗倒伏、抗病虫害、抗干旱的作用；(7)硅肥具有促进光合作用、促进根系生长发育、促进养分有效利用的作用；(8)硅肥具有效钝化重金属，减轻土壤重金属污染，提高土壤盐基的作用。可见，新型硅肥的研究与应用对改善我国农业生产具有重要的现实意义。按有效硅的类型可将硅肥分为水溶性硅肥和枸溶性硅肥，各有其特点：水溶性硅肥，具有速效性，但施入土壤后易淋失，肥效短；枸溶性硅肥具有迟效性，施入土壤后硅释放较缓慢，肥效长。发展枸溶性硅肥的重要性远远大于水溶性硅肥。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的高磷鲕状赤铁矿难以开发利用，排放污染严重。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法。
本发明是这样实现的，一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法利用碱将鲕状赤铁中的SiO2、Al2O3溶出，再用稀酸在常温常压下将鲕状赤铁中的磷溶出，得到高品质铁精矿，碱浸出液采用石灰乳沉淀SiO2、Al2O3后作为浸出剂循环利用。通过控制以上各工艺技术参数，可以将铁中的硅化学脱出获得高品位铁精矿，并综合利用硅。
进一步，所述碱是氢氧化钠或氢氧化钾以及氢氧化钠与氢氧化钾不同比例的混合物。
进一步，所述稀酸是草酸或硫酸。
进一步，所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法包括以下步骤：
第一步，将高磷鲕状赤铁矿、碱、水按碱矿比及磨矿浓度要求给到球磨机进行磨矿分级至一定细度磨矿产品；
第二步，将磨好的含有一定碱矿比的矿浆给到高压反应釜，控制一定的反应温度和压力搅拌浸出，使碱与鲕状赤铁矿中的SiO2、Al2O3充分反应，然后固液分离得到高磷铁精矿；
第三步，将浸出液与石灰乳反应沉淀出SiO2、Al2O3，得到碱溶液返回浸矿循环利用，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高；
第四步，将碱浸脱出SiO2、Al2O3的高磷铁精矿，进一步在常温常压下与稀酸反应，将矿石中的磷溶出，过滤得到高品质铁精矿；滤液可补充新酸循环利用，循环利用多次再集中除杂处理回用。
进一步，所述第一步通过控制碱矿比及矿浆浓度进行磨矿分级，碱矿比为质量比1:5～1:2；磨矿浓度为60～80％；磨矿分级产品细度为-200目≥75％。
进一步，所述第二步碱浸出温度为150～300℃，压力为0.5～3MPa，搅拌浸出时间为30～240分钟。
进一步，所述第四步稀酸浓度为3～10％，常温搅拌浸出时间为30～240分钟。
本发明的另一目的在于提供一种由所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法得到的铁精矿。
本发明的另一目的在于提供一种包含所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法中沉淀硅渣的土壤调理剂。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明利用碱(主要是氢氧化钠或氢氧化钾以及氢氧化钠与氢氧化钾不同比例的混合物，按照质量比氢氧化钠：氢氧化钾＝1:0～1:1)将鲕状赤铁中的SiO2、Al2O3溶出，再用稀酸(主要是草酸或硫酸)在常温常压下进一步将鲕状赤铁中的磷溶出，可得到高品质铁精矿，碱浸出液采用石灰乳沉淀SiO2、Al2O3后可作为浸出剂循环利用，沉淀硅渣中有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，本发明具有铁回收率高、碱循环利用、综合利用硅等特点。
本发明解决常规选矿技术不能处理的高磷鲕状赤铁矿，并能将其中的硅转化为硅酸钙作为土壤调理剂使用，实现该类铁资源的高效综合利用，无尾排放。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明利用碱将高磷鲕状赤铁矿中的SiO2、Al2O3溶解脱出，可以大幅度提高高磷鲕状赤铁矿的品位，并改变了高磷鲕状赤铁矿的微观结构，有利于稀酸将磷溶出，达到脱硅、脱铝、脱磷得到高品质铁精矿的目的，铁精矿回收率几乎100％。
(2)本发明碱浸出液采用石灰乳沉淀其中的SiO2、Al2O3，使碱(浸出剂)进一步循环利用，所以，碱在该工艺中作为媒介，实际消耗量低。
(3)本发明沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，实现了无尾排放。
(4)本发明酸浸脱磷浸出液浓度低，可循环使用数次再进行除杂处理，处理成本低，环境友好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有水溶性硅肥施入土壤后易淋失，肥效短。枸溶性硅肥施入土壤后硅释放较缓慢的问题，本发明采用高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，可得到高品质铁精矿，并循环利用碱浸出液及沉淀硅渣，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，实现无尾排放。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法包括以下步骤：
S101：将高磷鲕状赤铁矿、碱、水按碱矿比及磨矿浓度要求给到球磨机进行磨矿分级至一定细度磨矿产品；
S102：将磨好的含有一定碱矿比的矿浆给到高压反应釜，控制一定的反应温度和压力搅拌浸出，使碱与鲕状赤铁矿中的SiO2、Al2O3充分反应，然后固液分离得到高磷铁精矿；
S103：将浸出液与石灰乳反应沉淀出SiO2、Al2O3，得到碱溶液返回浸矿循环利用，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用；
S104：将碱浸脱出SiO2、Al2O3的高磷铁精矿，进一步在常温常压下与稀酸(主要是草酸或硫酸)反应，将矿石中的磷溶出，过滤得到高品质铁精矿；滤液可补充新酸循环利用，循环利用多次再集中除杂处理回用。
在本发明的优选实施例中，在步骤S101中，所述的碱主要是氢氧化钠或氢氧化钾以及氢氧化钠与氢氧化钾不同比例的混合物，在步骤S1中，通过控制碱矿比及矿浆浓度进行磨矿分级，碱矿比一般为质量比1:5～1:2；磨矿浓度为60～80％；磨矿分级产品细度一般为-200目≥75％。
在本发明的优选实施例中，在步骤S102中，碱浸出温度一般为150～300℃，压力一般为0.5～3MPa，搅拌浸出时间一般为30～240分钟，然后固液分离得到高磷铁精矿。
在本发明的优选实施例中，在步骤S103中，在碱浸出液中加入适量的石灰乳，控制返回浸矿的碱液中的SiO2、Al2O3浓度均小于1g/l，补充新碱进行循环浸矿，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，实现鲕状赤铁的无尾排放。
在本发明的优选实施例中，在步骤S104中，所述的酸主要是草酸或硫酸，在步骤S4中稀酸浓度一般为3～10％，常温搅拌浸出时间一般为30～240分钟。固液分离得到铁精矿，滤液可补充新酸循环利用多次，至含P浓度较高时(一般含P2O5浓度≥10％)另行除杂处理再回用。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1：
贵州某高磷鲕状赤铁矿，含铁品位为39.52％，含SiO226.35％，含Al2O35.44％，含磷1.32％，矿石为红褐至褐红色，主要有用矿物赤(褐)铁矿为72.4％，鲕状结构，鲕粒呈椭球状或扁球状，鲕粒紧密堆积，鲕粒之间由赤铁矿及粘土矿物胶结；脉石矿物主要为石英、白云石和胶磷矿，三者含量分别为14.5％，8％和3.5％。碱矿比为1:3，磨矿浓度为60％，磨矿至-200目75％，在高压反应釜内搅拌浸出1小时，浸出温度为250℃，浸出压力为2MPa，过滤后滤液添加石灰乳将SiO2、Al2O3浓度均降低至1g/l以下循环作为浸出剂，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用。滤渣洗涤后与10％浓度的草酸在常温常压下搅拌浸出30分钟，过滤洗涤得到含铁品位为67.43％，含SiO22.31％，含Al2O31.74％，含磷0.11％的高品质铁精矿，铁精矿回收率几乎100％。
实施例2：
湖北某地高磷鲕状赤铁矿主要铁矿物为赤褐铁矿，有害杂质磷，硅、铝含量高，难以获得有效利用。针对此原矿铁品位为46.31％，磷含量为1.25％的高磷鲕状赤铁矿原矿。碱矿比为1:5，磨矿浓度为80％，磨矿至-200目80％，在高压反应釜内搅拌浸出2小时，浸出温度为150℃，浸出压力为0.5MPa，降温过滤，滤液添加石灰乳将SiO2浓度及Al2O3浓度降低至1g/l以下循环作为浸出剂，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用。滤渣洗涤后与3％浓度的硫酸在常温常压下搅拌浸出2小时，过滤洗涤得到含铁品位为65.78％，含SiO21.81％，含Al2O31.12％，含磷0.12％的高品质铁精矿，铁精矿回收率几乎100％。
实施例3：
云南某高磷鲕状赤铁矿，含铁品位为31.52％，含SiO210.96％，含Al2O34.93％，含磷0.87％，矿石中主要有用元素是铁，主要有害杂质是磷。碱矿比为1:2，磨矿浓度为75％，磨矿至-200目85％，在高压反应釜内搅拌浸出0.5小时，浸出温度为300℃，浸出压力为3MPa，降温过滤，滤液添加石灰乳将SiO2浓度及Al2O3浓度降低至1g/l以下循环作为浸出剂。滤渣洗，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用。涤后与6％浓度的草酸在常温常压下搅拌浸出1小时，过滤洗涤得到含铁品位为68.43％，含SiO21.05％，含Al2O31.12％，含磷0.06％的高品质铁精矿，铁精矿回收率几乎100％。
本发明碱浸出高磷鲕状赤铁矿中的SiO2、Al2O3，大幅度提高了铁精矿品位，稀酸浸出磷，最终实现高磷鲕状赤铁矿脱硅、脱铝、脱磷得到高品质铁精矿，是实现该技术的重要支撑点；碱浸出液沉淀分离SiO2、Al2O3，进一步循环利用，该工艺过程中碱的实际消耗量低，是实现该技术的重要支撑点；沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用实现无尾排放。
本发明与公知的技术相比，利用碱(主要是氢氧化钠或氢氧化钾以及氢氧化钠与氢氧化钾不同比例的混合物)将鲕状赤铁中的SiO2、Al2O3溶解脱出，再用稀酸(主要是草酸或硫酸)进一步将鲕状赤铁中的磷溶解脱出，可得到高品质铁精矿，碱浸出液分离SiO2、Al2O3后进一步循环利用，沉淀硅渣有效SiO2和CaO较高，可直接作为土壤调理剂使用，本发明具有铁回收率高、碱循环利用、综合利用硅等特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法在加温加压条件下利用碱将鲕状赤铁中的SiO2、Al2O3溶出，再用稀酸在常温常压下将鲕状赤铁中的磷溶出，得到高品质铁精矿，碱浸出液采用石灰乳沉淀SiO2、Al2O3后作为浸出剂循环利用。
2.如权利要求1所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述碱是氢氧化钠或氢氧化钾以及氢氧化钠与氢氧化钾不同比例的混合物；按照质量比氢氧化钠：氢氧化钾＝1:0～1:1。
3.如权利要求1所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述稀酸是草酸或硫酸。
4.如权利要求1所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法包括以下步骤：
第一步，将高磷鲕状赤铁矿、碱、水按碱矿比及磨矿浓度要求给到球磨机进行磨矿分级至一定细度磨矿产品；
第二步，将磨好的含有一定碱矿比的矿浆给到高压反应釜，控制一定的反应温度和压力搅拌浸出，使碱与鲕状赤铁矿中的SiO2、Al2O3充分反应，然后固液分离得到高磷铁精矿；
第三步，将浸出液与石灰乳反应沉淀出SiO2、Al2O3，得到碱溶液返回浸矿循环利用，沉淀物硅渣有效SiO2和CaO较高；
第四步，将碱浸脱出SiO2、Al2O3的高磷铁精矿，进一步在常温常压下与稀酸反应，将矿石中的磷溶出，过滤得到高品质铁精矿；滤液可补充新酸循环利用，循环利用多次再集中除杂处理回用。
5.如权利要求4所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述第一步通过控制碱矿比及矿浆浓度进行磨矿分级，碱矿比为质量比1:5～1:2；磨矿浓度为60～80％；磨矿分级产品细度为-200目≥75％。
6.如权利要求4所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述第二步碱浸出温度为150～300℃，压力为0.5～3MPa，搅拌浸出时间为30～240分钟。
7.如权利要求4所述的高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法，其特征在于，所述第四步稀酸浓度为3～10％，常温搅拌浸出时间为30～240分钟。
8.一种由权利要求1～7任意一项所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法得到的铁精矿。
9.一种包含权利要求1～7任意一项所述高磷鲕状赤铁矿化学降杂制备高品质铁精矿的方法中沉淀硅渣的土壤调理剂。
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