CN112934432B - 一种菱铁矿分级综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种菱铁矿分级综合利用方法，具体为：将菱铁矿破碎筛分，0.3‑0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产；0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理。本发明的有益效果是：根据菱铁矿颗粒特性对不同粒度的菱铁矿进行了分级利用。将0.3‑0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，将0.045mm以下粒级矿物煅烧后加入含铬废水中，进行除铬处理。上述菱铁矿的分级应用避免了菱铁矿悬浮焙烧时，因物料粒度过小造成的物料粘结，反应不均，炉压不稳，运行不顺等问题，优化了菱铁矿悬浮焙烧工艺的操作制度，提高了焙烧效率。过细粒度的菱铁矿煅烧后能够部分生成结构疏松的纳米赤铁矿，进一步加大了菱铁矿颗粒与污水的接触面积，大大提高了小粒度菱铁矿除铬效率。

Description

一种菱铁矿分级综合利用方法
技术领域
本发明属于冶金技术及污水处理技术领域，具体涉及一种菱铁矿分级综合利用方法。
背景技术
菱铁矿是一种重要的含铁资源，在我国储量丰富，主要分布于新疆、山西、陕西等地，其探明储量达18.34亿t，被广泛用于钢铁行业生产当中。然而，由于菱铁矿铁品位低、矿石结构复杂、传统选矿方法效率低，导致其开发利用量不足资源储量的10％。实践证明，悬浮磁化焙烧工艺具有气固反应面积大，传质传热速率快，能耗成本低，金属回收率高等优点，能够实现菱铁矿的高效综合利用，因此成为现今菱铁矿的热门选矿工艺。一般菱铁矿悬浮焙烧物料入炉粒度要求在-0.2mm或-0.08mm以下，并未对粒度下限做规定。但在实际生产中，当入料粒度低于0.045mm时，颗粒间静电力显著增加，颗粒堆积过密且易粘料，造成炉内压差不稳，运行不顺，同时当反应风量一定时，炉料粒度过细会使颗粒在炉内停留时间过短，这都会导致反应率低，产物铁品位及回收率的降低。若不考虑焙烧效率和产品质量，一定煅烧程度后的菱铁矿由于其疏松的结构常被用于含磷、砷等的污水吸附。
随着工业的快速发展，企业重金属废弃物的排放加剧，水体重金属污染问题严重，其中以含Cr(VI)污水的污染最为严重。污水中的Cr主要以三价和六价离子形式存在，Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ)高100倍，并且具有很强的氧化性以及可迁移性，容易被人体吸收并在体内累积，已被国际癌症研究机构(IARC)已经定位确定致癌物，根据我国污水综合排放标准(GB8978-1996)和生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)规定，工业废水中Cr(Ⅵ)的浓度不得超过0.5mg/L，饮用水中Cr(Ⅵ))浓度不得超过0.05mg/L。在目前研究中，改性沸石、纳米零价铁、多孔炭、膨润土、以及活性氧化铝等吸附剂都广泛应用于污水中Cr(Ⅵ)的去除，而小粒度菱铁矿在污水除Cr(Ⅵ)的应用研究几乎没有。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术中存在的菱铁矿铁品位低、矿石结构复杂、传统选矿方法效率低，开发利用量低、细粒度的菱铁矿颗粒间静电力显著增加，颗粒堆积过密且易粘料，造成炉内压差不稳，运行不顺，导致反应率低，产物铁品位及回收率的降低的问题，本发明提供一种菱铁矿分级综合利用方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种菱铁矿分级综合利用方法，包括：将菱铁矿破碎筛分，0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产；0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，将菱铁矿破碎筛分后，将0.3-0.045mm粒级菱铁矿放入悬浮焙烧炉进行磁化焙烧，然后细磨磁选，得到铁精矿产品。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，破碎筛分前的菱铁矿原料中，菱铁矿含量≥35％。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，0.3-0.045mm粒级菱铁矿磁化焙烧过程中，载气为800-1100℃的高温烟气，炉内载气的气速为0.2-2.5m/s，焙烧时间为5-30min，磁选强度为1100-1400Oe。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，经过细磨后，菱铁矿中粒度≤0.038mm的颗粒占80-90％。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，0.045mm以下粒级菱铁矿的煅烧温度为450-550℃，煅烧时间为10-30min。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，所述0.045mm以下粒级菱铁矿对六价Cr离子的吸附率大于80％。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，在污水中的用量为0.01-0.1g/ml。
如上所述的菱铁矿分级综合利用方法，优选地，0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，将污水的PH调节为4-8，以150-300r/min的速率进行搅拌，吸附时间为3-8h。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明采用价格低廉的天然菱铁矿作为原料，根据菱铁矿颗粒特性，对不同粒度的菱铁矿进行了分级利用。将0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，将0.045mm以下粒级矿物煅烧后加入含铬废水中，进行除铬处理。上述菱铁矿的分级应用避免了菱铁矿悬浮焙烧时，因物料粒度过小造成的物料粘结，反应不均，炉压不稳，运行不顺等问题，优化了菱铁矿悬浮焙烧工艺的操作制度，提高了焙烧效率。
过细粒度的菱铁矿虽然是悬浮焙烧废料，却有着比表面积大的优点，低温短时间轻度煅烧后，虽然主要作用成分还是菱铁矿，但能够部分生成结构疏松的纳米赤铁矿，进一步加大了菱铁矿颗粒与污水的接触面积，大大提高了小粒度菱铁矿除铬效率。
本发明菱铁矿的综合利用方法操作简单，对环境友好，能最大限度地提高菱铁矿资源的综合利用效率，保证悬浮焙烧过程顺行，且处理后的含铬污水符合废水含铬排放标准。
附图说明
图1为本发明中菱铁矿分级综合利用方法的具体流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提供一种菱铁矿分级综合利用方法，具体为：将菱铁矿破碎筛分，0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理。
具体地，将菱铁矿破碎筛分后，将0.3-0.045mm粒级菱铁矿放入悬浮焙烧炉进行磁化焙烧，然后细磨磁选，得到铁精矿产品。
具体地，破碎筛分前的菱铁矿原料中，菱铁矿含量≥35％。
具体地，在0.3-0.045mm粒级菱铁矿磁化焙烧过程中，载气为800-1100℃的高温烟气，炉内载气的气速为0.2-2.5m/s，焙烧时间为5-30min，磁选强度为1100～1400Oe。
具体地，经过细磨后，菱铁矿中粒度≤0.038mm的颗粒占80-90％。
具体地，0.045mm以下粒级菱铁矿的煅烧温度为450-550℃，煅烧时间为10-30min。
具体地，0.045mm以下粒级菱铁矿对六价Cr离子的吸附率大于80％。
具体地，0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，在污水中的用量为0.01-0.1g/ml。0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，将污水的PH调节为4-8，以150-300r/min的速率进行搅拌，吸附时间为3-8h。
本发明实施例采用价格低廉的天然菱铁矿作为原料，根据菱铁矿颗粒特性，对不同粒度的菱铁矿进行了分级利用。将0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，将0.045mm以下粒级矿物煅烧后加入含铬废水中，进行除铬处理。上述菱铁矿的分级应用避免了菱铁矿悬浮焙烧时，因物料粒度过小造成的物料粘结，反应不均，炉压不稳，运行不顺等问题，优化了菱铁矿悬浮焙烧工艺的操作制度，提高了焙烧效率。
过细粒度的菱铁矿虽然是悬浮焙烧废料，却有着比表面积大的优点，低温短时间轻度煅烧后，虽然主要作用成分还是菱铁矿，但能够部分生成结构疏松的纳米赤铁矿，进一步加大了菱铁矿颗粒与污水的接触面积，大大提高了小粒度菱铁矿除铬效率。
本发明实施例中，菱铁矿的综合利用方法操作简单，对环境友好，能最大限度地提高菱铁矿资源的综合利用效率，保证悬浮焙烧过程顺行，且处理后的含铬污水符合废水含铬排放标准。
实施例1
本发明实施例提供一种菱铁矿综合利用方法，具体为：
以菱铁矿含量在61.7％的天然菱铁矿为原料，其具体化学成分分析参见表1。
表1 含61.7％菱铁矿的原矿化学成分/％
Figure BDA0002925023060000051
将菱铁矿破碎筛分后，将0.3-0.045mm粒级菱铁矿和0.045mm以下粒级菱铁矿区分开。
0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，其具体利用方法为：取0.3-0.045mm粒级的菱铁矿，其平均粒度为0.073mm，将其放入悬浮炉，炉内载气气速约为0.31m/s，在980℃高温下焙烧15min，然后细磨至菱铁矿粒度≤-0.038mm的颗粒占88％。在菱铁矿的磁选过程中，磁选强度设置为1100Oe，产物精矿品位58.69％，回收率为92.71％。
0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理，具体地，0.045mm以下粒级菱铁矿的利用过程如下：
将0.045mm以下粒级的菱铁矿放入马弗炉，在500℃高温下焙烧20min，然后与浓度为1mg/L的含Cr(Ⅵ)污水混合，进行吸附实验。在吸附过程中，固液比也就是菱铁矿的用量为0.01g/ml，保持污水的PH为5，加入菱铁矿后，以150r/min的速率不断搅拌，吸附5h后，对污水中Cr(Ⅵ)的浓度进行检测，检测结果得出，本实施例中0.045mm以下粒级的菱铁矿对污水中Cr(Ⅵ)的吸附率为92％，经过处理后的污水中Cr(Ⅵ)的浓度远小于工业废水中Cr(Ⅵ)的浓度不得超过0.5mg/L的标准。
实施例2
以菱铁矿含量在42.2％的天然菱铁矿为原料，其具体化学成分分析参见表2。
表2 含42.2％菱铁矿的原矿化学成分/％
Figure BDA0002925023060000061
将菱铁矿破碎筛分后，将0.3-0.045mm粒级菱铁矿和0.045mm以下粒级菱铁矿区分开。
0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，其具体利用方法为：取0.3-0.045mm粒级的菱铁矿，其平均粒度为0.068mm，将其放入悬浮炉，炉内载气气速约为0.25m/s，在750℃高温下焙烧30min，然后细磨至菱铁矿粒度≤-0.038mm的颗粒占90％。在菱铁矿的磁选过程中，磁选强度设置为1100Oe，产物精矿品位60.79％，回收率为81.5％。
0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理，具体地，0.045mm以下粒级菱铁矿的利用过程如下：
将0.045mm以下粒级的菱铁矿放入马弗炉，在450℃高温下焙烧30min，然后与浓度为1mg/L的含Cr(Ⅵ)污水混合，进行吸附实验。在吸附过程中，固液比也就是菱铁矿的用量为0.01g/ml污水，保持污水的PH为6，加入菱铁矿后，以200r/min的速率不断搅拌，吸附3h后，对污水中Cr(Ⅵ)的浓度进行检测，检测结果得出，本实施例中0.045mm以下粒级的菱铁矿对污水中Cr(Ⅵ)的吸附率为89％，经过处理后的污水中Cr(Ⅵ)的浓度远小于工业废水中Cr(Ⅵ)的浓度不得超过0.5mg/L的标准。
综上，本发明采用价格低廉的天然菱铁矿作为原料，根据菱铁矿颗粒特性，对不同粒度的菱铁矿进行了分级利用。将0.3-0.045mm粒级菱铁矿用于铁精矿的生产，将0.045mm以下粒级矿物煅烧后加入含铬废水中，进行除铬处理。上述菱铁矿的分级应用避免了菱铁矿悬浮焙烧时，因物料粒度过小造成的物料粘结，反应不均，炉压不稳，运行不顺等问题，优化了菱铁矿悬浮焙烧工艺的操作制度，提高了焙烧效率。
过细粒度的菱铁矿虽然是悬浮焙烧废料，但是有着比表面积大的优点，低温短时间轻度煅烧后，虽然其主要作用成分还是菱铁矿，但能够部分生成结构疏松的纳米赤铁矿，进一步加大了菱铁矿颗粒与污水的接触面积，大大提高了小粒度菱铁矿除铬效率。
本发明中，菱铁矿的综合利用方法操作简单，对环境友好，能最大限度地提高菱铁矿资源的综合利用效率，保证悬浮焙烧过程顺行，且处理后的含铬污水符合废水含铬排放标准。
以上实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，将菱铁矿破碎筛分，0.3-0.045mm粒级菱铁矿放入悬浮焙烧炉进行磁化焙烧，用于铁精矿的生产；0.045mm以下粒级菱铁矿经过煅烧后用于含铬污水的除铬处理；
破碎筛分前的菱铁矿原料中，菱铁矿含量≥35%；
0.3-0.045mm粒级菱铁矿磁化焙烧过程中，载气为800-1100℃的高温烟气，炉内载气的气速为0.2-2.5m/s，焙烧时间为5-30min，磁选强度为1100-1400Oe；
当菱铁矿的入料粒度低于0.045mm时，颗粒间静电力显著增加，颗粒堆积过密且易粘料，造成炉内压差不稳，运行不顺，同时当反应风量一定时，入料粒度过细会使菱铁矿颗粒在炉内停留时间过短，降低反应率、产物铁品位及回收率；
0.045mm以下粒级菱铁矿的煅烧温度为450-550℃，煅烧时间为10-30min。
2.根据权利要求1所述的菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，将菱铁矿破碎筛分后，0.3-0.045mm粒级菱铁矿放入悬浮焙烧炉进行磁化焙烧后，进行细磨磁选，得到铁精矿产品。
3.根据权利要求1所述的菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，经过细磨后，菱铁矿中粒度≤0.038mm的颗粒占80-90％。
4.根据权利要求1所述的菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，所述0.045mm以下粒级菱铁矿对六价Cr离子的吸附率大于80%。
5.根据权利要求1所述的菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，在污水中的用量为0.01-0.1g/ml。
6.根据权利要求1所述的菱铁矿分级综合利用方法，其特征在于，0.045mm以下粒级菱铁矿作为除铬吸附剂时，将污水的PH调节为4-8，以150-300r/min的速率进行搅拌，吸附时间为3-8h。
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