CN112430729A - 一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固体废渣的处理领域，具体涉及一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法。该方法包括：1)将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的硫酸渣料浆中，电磁铁通电捞取物料；所述硫酸渣料浆由硫酸渣经湿磨或干磨后与分散溶剂配制而成；2)将捞取物料的电磁铁移出硫酸渣料浆，断电释放物料，将释放的物料制成料浆，将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的料浆中，电磁铁通电捞取物料；3)重复进行步骤2)，直至捞取的物料中全铁含量符合要求。该方法通过旋转水流的剪切力，使硫酸渣中铁精粉和单体脉石或连生体解离，通过通电捞磁，使硫酸渣中的磁性物料来不及磁团聚即被电磁铁吸取，从而有效降低磁团聚现象，降低硫酸渣回收精矿中脉石的夹杂，有效提高全铁含量。
Description
技术领域
本发明属于固体废渣的处理领域，具体涉及一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法。
背景技术
硫酸渣是用硫铁矿为原料生产硫酸过程中排出的废渣，其主要成分为铁的氧化物、三氧化二铝、二氧化硅等，还含有氧化钙、氧化镁、铅、锌、硫、磷等元素。硫酸渣中含铁相对较低，一般不能直接用于高炉炼铁。为了实现其中有益元素的回收利用，目前的利用方式主要是在铁矿石精粉中配入少量的硫酸渣(不超过10％)。
目前国内利用硫酸渣生产铁精粉的方法有磁化还原焙烧法，磁选法，重选法，化学浸洗法，反浮选法，联合选矿和磁选柱分选法等。庹必阳、王建丽等进行了硫酸渣磁选工艺的研究(矿业快报，2008年10月第10期)，主要通过磁选机对硫酸渣料浆进行磁选分离，具体的工艺流程可选择一粗一精，一粗一精一扫，一粗二精，一粗二精一扫等工艺流程，以期使精矿中铁的品位提升。
在磁选机磁选工艺中，磁团聚现象严重，导致脉石夹杂现象严重，磁铁矿呈皮壳状包裹着脉石，使大量脉石进入磁选精矿中，这也导致了常规磁选工艺不能有效地提高硫酸渣回收精矿中全铁含量。这导致了目前硫酸渣生产铁精粉的方法均止步于实验室或理论研究上，并没有一种在国内规模化生产和推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，可有效降低磁团聚现象，降低硫酸渣回收精矿中脉石的夹杂，提高全铁含量。
为实现上述目的，本发明的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法的技术方案是：
一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，包括以下步骤：
1)将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的硫酸渣料浆中，电磁铁通电捞取物料；所述硫酸渣料浆由硫酸渣经湿磨或干磨后与分散溶剂配制而成；
2)将捞取物料的电磁铁移出硫酸渣料浆，断电释放物料，将释放的物料制成料浆，将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的料浆中，电磁铁通电捞取物料；
3)重复进行步骤2)，直至捞取的物料中全铁含量符合要求。
本发明的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，通过旋转水流的剪切力，克制物料向下的重力，使硫酸渣中铁精粉和单体脉石或连生体解离，通过通电捞磁，使硫酸渣中的磁性物料来不及磁团聚即被电磁铁吸取，从而有效降低磁团聚现象，降低硫酸渣回收精矿中脉石的夹杂，有效提高全铁含量。
在步骤1)硫酸渣料浆、物料形成料浆中，搅拌形成的旋转水流起到促进硫酸渣单体解离的作用，从提高单体解离作用的效果和解离效率方面综合考虑，优选的，步骤1)硫酸渣料浆中，分散溶剂和硫酸渣的质量比为6:1；步骤2)料浆由分散溶剂和硫酸渣组成，分散溶剂、物料的质量比为6:1。分散溶剂可使用水、乙醇等适宜硫酸渣料浆分散解离的溶剂。硫酸渣料浆、料浆中的分散溶剂可相同或不同。
硫酸渣原料的粒度为200-325目，可通过润磨机或湿式球磨机进行研磨，以起到机械活化的作用，提高硫酸渣的单体解离度，使夹杂在硫酸渣中的单体脉石或连生体分离出来，方便后续水洗捞磁过程的高效进行。优选的，步骤1)中，所述硫酸渣料浆中硫酸渣的粒度为1-10μm。这里可通过预先湿磨的方式，将硫酸渣、分散溶剂等润磨机或湿式球磨机进行湿磨，将湿磨后的研磨液用分散溶剂调稀并搅拌成捞磁的料浆。也可采用干磨方式将硫酸渣研磨至上述粒径范围后，再与分散溶剂配制成料浆。
对电磁铁并无特殊要求，从吸磁效率方面考虑，优选的，所述电磁铁的吸力为200-1000kg。进一步优选的，所述电磁铁为吸盘式电磁铁。
为进一步降低磁团聚，优选的，步骤1)中硫酸渣料浆的搅拌以及步骤2)中料浆的搅拌在非磁性材料制成的料桶中进行，料桶的底部安装有非磁性旋转波轮，由非磁性旋转波轮带动料桶内的浆料旋转。这样可提供向上旋转的水流，可更有效的克制物料下沉。一般而言，转速控制100-500转/分钟即可。
采用本发明的方法可方便快捷的提高硫酸渣回收铁矿粉的铁品位，具体全铁含量可视炼钢企业的要求以及铁矿粉的具体应用而定。为提高精矿的回收价值，满足能够作为原矿铁矿粉的应用需求，优选的，步骤3)中，所述全铁含量符合要求是全铁含量在60％以上。为提高方法的经济性和有效性，优选的，步骤3)中，步骤2)的重复次数为10-20次。
捞取物料后剩余的浆料经沉淀分离后，得到尾矿，尾矿用作水泥或制砖原料；沉淀分离出的分散溶剂重复使用。本发明的方法实施工艺较为简单，制造成本低，生产安全环保无污染，便于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例3的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
以下实施例中，对两种硫酸渣原料进行处理，原料粒径均为300目。所使用的电磁铁为防水全密封的吸盘式电磁铁，吸力为300kg。
1号硫酸渣原料中主要成分的质量百分比组成如下：T Fe 49.84％、S 0.58％、P0.05％、SiO2 15.36％、Al2O3 5.22％、MgO 1.24％、CaO 2.33％、K2O 0.747％、TiO20.606％、Mn2O3 0.075％、V2O5 0.034％、Zn 2.016％、Cu 0.362％、Ni 0.033％、Cr0.103％、As 0.084％。
2号硫酸渣原料中主要成分的质量百分比组成如下：T Fe 54.04％、S 0.47％、P0.027％、SiO2 13.45％、Al2O3 3.85％、MgO 0.98％、CaO 2.75％、K2O 0.61％、TiO2 0.50％、Mn2O3 0.053％、V2O5 0.94％、Zn 2.016％、Cu 0.23％、Ni 0.012％、Cr 0.087％、As0.091％。
一、本发明的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法的具体实施例
实施例1
本实施例的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，对1号硫酸渣原料进行处理，包括以下步骤：
1)将1号硫酸渣原料不经研磨放入非磁性水洗筒A(A筒，底部装有非磁性旋转波轮)中，A筒中盛装有水，并由底部的非磁性旋转波轮带动旋转(转速为500转/分钟)。硫酸渣原料进入A筒后水洗，形成硫酸渣料浆，其中硫酸渣原料与水的质量比为1:6。
将未通电的电磁铁深入A筒旋转的水流中(液面以下五分之一深度位置)，通电捞取硫酸渣中的铁精粉(夹杂部分脉石和连生体料，以下简称物料)，随后将捞取的物料放入盛装有水的非磁性水洗筒B(B筒)，断电，物料落入B筒；然后再从A筒捞取物料放入B筒，直至A筒中的磁性物料捞取干净，剩余的非磁性物脉石等杂质排入尾矿沉淀池。
2)B筒中盛装有水，并由底部的非磁性旋转波轮带动旋转(转速为500转/分钟)。物料进入B筒后水洗，形成物料料浆，采用步骤1)的方式先将未通电的电磁铁深入水流，通电捞取后，放料到A筒中；重复通电捞取-放料，直至B筒中磁性物料捞取干净，将B筒中的尾料排入尾矿沉淀池。
3)按步骤1)和步骤2)的方式，在A、B筒中循环进行水洗捞磁-放料，循环15次后，最后一次的磁性捞取物形成铁精粉液，将铁精粉液排入精矿沉淀池，精矿沉淀池中的铁精粉经陶瓷过滤机脱水，即可成为铁矿粉，脱出的水可以重复使用；尾矿沉淀池中的尾料经陶瓷过滤机脱水，可以作为水泥、制砖的原料(主要成分为二氧化硅)，脱出的水可以重复使用。
实施例2
本实施例的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，对2号硫酸渣原料进行处理，工艺与实施例1相同。
实施例3
本实施例的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，对1号硫酸渣原料进行处理，工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
1)按照硫酸渣、水质量比为2:1的比例加入润磨机机械活化磨细，使硫酸渣的粒度达到1250目，得到硫酸渣混合液。机械活化可提高硫酸渣的单体解离度，使夹杂在硫酸渣中的单体脉石或连生体分离出来。
2)将磨好的硫酸渣混合液放入非磁性水洗筒A(A筒，底部装有非磁性旋转波轮)中，A筒中盛装有水，并由底部的非磁性旋转波轮带动旋转。硫酸渣混合液进入A筒后水洗，形成硫酸渣料浆，其中硫酸渣与水的质量比为1：6。
将未通电的电磁铁深入A筒旋转的水流中(液面以下五分之一深度位置)，通电捞取硫酸渣中的铁精粉(夹杂部分脉石和连生体料，以下简称物料)，随后将捞取的物料放入非磁性水洗筒B(B筒)，断电，物料落入B筒；然后再从A筒捞取物料放入B筒，直至A筒中的磁性物料捞取干净，剩余的非磁性物脉石等杂质排入尾矿沉淀池。
3)B筒中盛装有水，并由底部的非磁性旋转波轮带动旋转。物料进入B筒后水洗，形成物料料浆，采用步骤1)的方式先将未通电的电磁铁深入水流，通电捞取后，放料到A筒中；重复通电捞取-放料，直至B筒中磁性物料捞取干净，将B筒中的尾料排入尾矿沉淀池。
4)按步骤2)和步骤3)的方式，在A、B筒中循环进行水洗捞磁-放料，循环15次后，最后一次的磁性捞取物形成铁精粉液，将铁精粉液排入精矿沉淀池，精矿沉淀池中的铁精粉经陶瓷过滤机脱水，即可成为铁矿粉，脱出的水可以重复使用；尾矿沉淀池中的尾料经陶瓷过滤机脱水，可以作为水泥、制砖的原料(主要成分为二氧化硅)，脱出的水可以重复使用。
实施例4
本实施例的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，对2号硫酸渣原料进行处理，工艺与实施例3相同。
实施例5
本实施例的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，对1号硫酸渣原料进行处理，与实施例3介绍的不同之处在于，机械活化后，硫酸渣粒度达到2000目。
在本发明的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法的其他实施例中，A筒、B筒的转速一般为100-500转/分钟，例如200、300、400转/分钟，即可起到良好的剪切作用。
二、实验例
本实施例对实施例所得精矿经干燥除水后进行成分分析。委托检测单位为中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司质监中心，对精矿成分进行分析所依据的标准为NHZX/-NB-04，NHZX/-NB-05，GB/T34175-2017等通用标准。结果部分中，只显示TFe(全铁)、S、P、二氧化硅等影响铁精粉质量的主要成分含量，其他元素的含量不再示出。
目前，通用的铁精粉标准如表1所示。
表1铁精粉标准
结合表1，实施例1和实施例2为硫酸渣原料不经过研磨，实施例1的精矿主要成分占比为：T Fe 52.46％、S 0.33％、P 0.047％、SiO2 11.74％。实施例2的精矿主要成分占比为：T Fe 56.88％，S 0.26％、P 0.05％、SiO2 11.36％。可以看出，由于2号硫酸渣原料的全铁含量较高，实施例2所得精矿中全铁品位较高，但实施例1和实施例2均达不到铁精粉T Fe含量在60％以上的指标要求。
实施例3和实施例4中，硫酸渣原料经研磨后，粒径为1250目。按实施例3和实施例4的方法处理后，实施例3的精矿主要成分占比为：T-Fe 58.635％，S 0.068％，P 0.040％，SiO27.62％。实施例4的精矿主要成分占比为：T-Fe 63.576％，S 0.020％，P 0.032％，SiO28.12％。可以看出，实施例4中，T Fe的含量达到60％以上，可以作为高品位铁矿粉直接使用，实施例3中，T Fe的含量不足60％。
实施例5中，将1号硫酸渣原料进一步研磨细化至粒径为2000目。按实施例5的方法处理后，精矿主要成分占比为：T Fe 62.47％，S 0.073％，P 0.012％，SiO2 5.14％。可以看出，1号硫酸渣原料经处理后，可使T Fe的含量达到60％以上，可以作为高品位铁矿粉直接使用。
某钢铁厂对原矿铁矿粉的指标要求为：T Fe 61.23％，SiO2 8.12％，S 0.62％，P0.022％。可以看出，实施例4和实施例5制备出的铁矿粉主要指标接近原矿铁矿粉，而且S含量降低了10倍左右。这说明采用实施例的方法所得铁矿粉不仅能够满足钢铁厂冶炼钢铁的要求，而且部分指标还远远高于原矿铁矿粉。
Claims (9)
1.一种利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的硫酸渣料浆中，电磁铁通电捞取物料；所述硫酸渣料浆由硫酸渣经湿磨或干磨后与分散溶剂配制而成；
2)将捞取物料的电磁铁移出硫酸渣料浆，断电释放物料，将释放的物料制成料浆，将未通电的电磁铁伸入持续搅拌的料浆中，电磁铁通电捞取物料；
3)重复进行步骤2)，直至捞取的物料中全铁含量符合要求。
2.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，步骤1)硫酸渣料浆中，分散溶剂和硫酸渣的质量比为6:1；
步骤2)料浆由分散溶剂和硫酸渣组成，分散溶剂、物料的质量比为6:1。
3.如权利要求1或2所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，步骤1)中，所述硫酸渣料浆中硫酸渣的粒度为1-10μm。
4.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，所述电磁铁的吸力为200-1000kg。
5.如权利要求4所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，所述电磁铁为吸盘式电磁铁。
6.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，步骤1)中硫酸渣料浆的搅拌以及步骤2)中料浆的搅拌在非磁性材料制成的料桶中进行，料桶的底部安装有非磁性旋转波轮，由非磁性旋转波轮带动料桶内的浆料旋转。
7.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，步骤3)中，所述全铁含量符合要求是全铁含量在60％以上。
8.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，步骤3)中，步骤2)的重复次数为10-20次。
9.如权利要求1所述的利用硫酸渣制备铁矿粉的方法，其特征在于，捞取物料后剩余的浆料经沉淀分离后，得到尾矿，尾矿用作水泥或制砖原料；沉淀分离出的分散溶剂重复使用。
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