CN206834061U - 磁性铁粉产品的制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了磁性铁粉产品的制备系统。该系统包括第一混合装置、成型装置、第二混合装置、包裹装置、氧化焙烧装置、还原焙烧装置和分离磁选装置。成型装置分别与第一混合装置和包裹装置相连，包裹装置还分别与第二混合装置和氧化焙烧装置相连，还原焙烧装置分别与氧化焙烧装置和分离磁选装置相连。本实用新型综合利用了多种工业产生的废渣，解决了工业固废的堆存问题，具有良好的经济和环境效益。

Description

磁性铁粉产品的制备系统

技术领域

本实用新型属于冶金领域，具体涉及磁性铁粉产品的制备系统。

背景技术

有色冶金渣是指火法提取有色金属如铜、镍等产生的渣，其中含有约40％的铁，其主要以铁橄榄石(2FeO·SiO₂)形式存在，还有少量以磁铁矿(Fe₃O₄)形式存在。由于铁橄榄石直接还原难度较大，且该类冶金渣中的硫含量一般较高，若直接进行还原提取铁，则硫元素会进入铁中，成为产品杂质。

赤泥是铝土矿提取氧化铝后所产生的最主要的固体残渣，因其中含有大量氧化铁而呈现红色，因此称之为赤泥。目前赤泥除了少部分应用于水泥生产、制砖等用途外，大多处于露天筑坝堆存状态。赤泥中含有 Fe₂O₃、CaO、MgO等物质。

电石渣是在乙炔、聚氯乙烯、聚乙烯醇等工业产品生产过程中，电石水解后产生的沉淀物，主要成分是氢氧化钙。电石渣长期堆积不但占用大量土地，且对土地有严重的侵蚀作用。因此，国家环境保护部已将电石渣纳入第Ⅱ类一般工业固体废物，要求进行管理。目前，生产过程中产生的电石渣均是作为废弃物处理，因此，处理这些电石渣废弃物不仅需要花费大量的人力物力，还造成了资源的浪费。

实用新型内容

针对工业固废处理难度大的问题，本实用新型通过采用氧化铝生产过程中产生的废渣赤泥和生产电石过程中产生的废渣电石渣作为球团外壳、生产有色金属过程中产生的冶金渣作为球团内核，制备磁性铁产品。

本实用新型提供的磁性铁粉产品的制备系统，包括：

第一混合装置，设有有色冶金渣入口、粘结剂入口和第一混合料出口；

成型装置，设有第一混合料入口和第一球团出口，所述第一混合料入口与所述第一混合装置的第一混合料出口相连；

第二混合装置，设有赤泥入口、电石渣入口和第二混合料出口；

包裹装置，设有第一球团入口、第二混合料入口和包裹球团出口，所述第一球团入口与所述成型装置的第一球团出口相连，第二混合料入口与所述第二混合装置的第二混合料出口相连；

氧化焙烧装置，设有包裹球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，所述包裹球团入口与所述包裹装置的包裹球团出口相连；

还原焙烧装置，设有氧化球团入口、还原性气体入口、还原球团出口和粉化外壳出口，所述氧化球团入口与所述氧化焙烧装置的氧化球团出口相连；

分离磁选装置，设有还原球团入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，所述还原球团入口与所述还原焙烧装置的还原球团出口相连。

优选地，上述制备系统还包括：

第一破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述第一混合装置的有色冶金渣入口相连。

优选地，上述制备系统还包括：

第二破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述第二混合装置的电石渣入口相连。

优选地，上述制备系统还包括：

烘干装置，设有原料入口和烘干料出口，所述烘干料出口与所述第二混合装置的赤泥入口相连。

本实用新型得到的磁性产物铁品位高、硫含量低，可直接作为炼钢原料，具有良好的经济效益。

本实用新型中的原料均为多种行业的固废产物，通过综合利用可以解决堆存问题，有利于改善环境。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种利用工业固废制备磁性铁粉的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型将有色冶金渣和一定的粘结剂混合均匀后制成球团，赤泥和电石渣按照一定比例混合均匀后作为外壳包裹在球团上，形成包裹球团。首先将包裹球团在氧化气氛下进行焙烧一段时间，再进入弱还原性气氛中进行焙烧，促使球团外壳在还原过程中发生膨胀破裂，即可得到还原后的球团。将还原球团进行破碎磁选，即可获得铁品位高、硫含量低的磁性铁粉

如图1所示，本实用新型提供的利用工业固废(有色冶金渣、赤泥和电石渣)制备磁性铁粉的系统包括：第一破碎装置1、第一混合装置2、成型装置3、烘干装置4、第二破碎装置5、第二混合装置6、包裹装置7、氧化焙烧装置8、还原焙烧装置9和分离磁选装置10。

第一破碎装置1用于将有色冶金渣破碎至合适粒径，以便于后续成型。第一破碎装置1设有原料入口和粉料出口。上述系统也可以不包括第一破碎装置1，直接采用合适粒径的有色冶金渣即可。

第一混合装置2用于混合有色冶金渣和粘结剂。第一混合装置2设有有色冶金渣入口、粘结剂入口和第一混合料出口，有色冶金渣入口与第一破碎装置1的粉料出口相连。

成型装置3用于将有色冶金渣制备成球团。成型装置3设有第一混合料入口和第一球团出口，第一混合料入口与第一混合装置2的第一混合料出口相连。

烘干装置4用于干燥赤泥原料。烘干装置4设有原料入口和烘干料出口。若赤泥原料的水分含量不高，上述系统也可以不包括烘干装置4。

第二破碎装置5用于将电石渣破碎至合适粒径，以便于后续成型。第二破碎装置5设有原料入口和粉料出口。上述系统也可以不包括第二破碎装置5，直接采用合适粒径的电石渣即可。

第二混合装置6用于混合赤泥和电石渣。第二混合装置6设有赤泥入口、电石渣入口和第二混合料出口，赤泥入口与烘干装置4的烘干料出口相连，电石渣入口与第二破碎装置5的粉料出口相连。

包裹装置7用于将赤泥和电石渣的混合物(第二混合料)均匀包裹到有色冶金渣制得的球团(第一球团)的表面，获得包裹球团。包裹装置7 设有第一球团入口、第二混合料入口和包裹球团出口，第一球团入口与成型装置3的第一球团出口相连，第二混合料入口与第二混合装置6的第二混合料出口相连。

氧化焙烧装置8用于在氧化气氛中进行焙烧包裹球团。氧化焙烧装置8 设有包裹球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，包裹球团入口与包裹装置7的包裹球团出口相连。

还原焙烧装置9用于在弱还原气氛下进行焙烧氧化球团。还原焙烧装置9设有氧化球团入口、还原性气体入口、还原球团出口和粉化外壳出口，氧化球团入口与氧化焙烧装置8的氧化球团出口相连。

分离磁选装置10用于破碎还原球团进而磁选获得磁性铁粉。分离磁选装置10设有还原球团入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，还原球团入口与还原焙烧装置9的还原球团出口相连。

上述有色冶金渣是指火法冶炼有色金属(如铜、镍)得到的产物，其中铁主要以铁橄榄石(2FeO·SiO₂)形式存在，还有少量磁铁矿 (Fe₃O₄)。

上述赤泥是铝土矿提取氧化铝后产生的固体残渣，赤泥中的铁主要以赤铁矿(Fe₂O₃)形式存在。在后续弱还原性气体焙烧过程中，赤泥中赤铁矿在还原成磁铁矿(Fe₃O₄)的过程中，会利用其晶胞体积异常膨胀的性质造成球团的破裂及粉化；而K和Na等碱金属在还原焙烧过程中会嵌入赤铁矿中，增加赤铁矿的晶格缺陷数目，促使其在还原成磁铁矿时发生异常膨胀和破裂。

上述电石渣是电石水解获取乙炔气体后的残渣，其主要成分是氢氧化钙(Ca(OH)₂)，同时含有一定量的碱金属(K、Na等)和碱土金属 (Mg等)。

本实用新型所用的粘结剂为常规粘结剂种类，例如膨润土、糖蜜、淀粉等的一种或任意几种的混合物。

赤泥的粘结性较强，因此会增加球团外壳的粘结性，有利于成球；同时由于赤泥中的赤铁矿在弱还原性气氛焙烧过程中转变为磁铁矿后会发生体积膨胀，从而造成球团外壳破裂粉化，使得外壳和球团内核分离，无需额外增加分离装置。

本实用新型中，氧化焙烧的焙烧气氛中，有色冶金渣中的硫与氧气生成SO₂，并扩散至球团外壳与电石渣中的含钙物质发生反应生成固态物质，达到固硫的目的。外层赤泥中的Fe₂O₃可以催化SO₂转变为SO₃，同时还会降低脱硫产物的团聚性。

球团外壳中含有赤泥及电石渣中的多种物质，在还原焙烧过程中，会增大赤铁矿的晶胞，并且促使赤铁矿发生晶格畸变。电石渣及赤泥中的碱金属(Na、K等)以及碱土金属(Ca、Mg等)嵌入赤铁矿中，增加了晶格缺陷数目。晶格缺陷和各种组分的分布是不规则的，这种不规则决定了赤铁矿晶体中各组分在还原时的扩散系数不同。晶胞增大发生畸变的赤铁矿还原成磁铁矿时，体积增大的多，产生的应力也大，故造成球团外壳的异常膨胀及粉化。此外，由于赤泥中含有一定量的TiO₂，会降低赤铁矿向磁铁矿转化的相变温度，同时生成的玻璃相韧性值很低，是比较脆弱的矿相，当晶胞体积增大时，周围的应力增加，玻璃相容易发生断裂，因此促进粉化现象的进一步发生。

同时，球团内核中的Fe₂O₃也会发生还原反应，通过控制焙烧气氛为弱还原性气氛，因此还原产物为Fe₃O₄(强磁性)，在后续分离磁选过程中更容易被选别，提高了铁的回收效率。此外，由于球团内核中仅有少量碱金属或者碱土金属，在Fe₂O₃还原生成Fe₃O₄过程中不会引起晶胞体积异常增大，故不会发生球团内核破裂和粉化。弱还原气氛是指含有还原性气体CO而含氧量很低的气体氛围。

本实用新型综合利用了多种工业废渣，制得的磁性铁粉的铁品位高、硫含量低，可以直接用于炼钢。

本实用新型中的原料均为多种行业的固废产物，仅需要添加少量粘结剂，即能达到提取铁脱硫的效果，通过综合利用可以解决堆存问题，有利于改善环境。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述实用新型内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1所示的系统制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用闪速炉炼镍尾渣，其铁含量为40.22％，硫含量 0.22％；赤泥的Fe₂O₃含量36.56％，Na₂O含量3.21％，K₂O含量0.77％， TiO₂含量1.73％；电石渣的CaO含量为60.98％，K₂O含量0.08％，Na₂O 含量0.05％，TiO₂含量0.07％。

首先，分别将闪速炉炼镍尾渣、电石渣原料磨细至200目以下占 75％，将赤泥原料烘干水分至5％。闪速炉炼镍尾渣和糖蜜按重量比 100:3的比例进行混合，混合均匀的物料制成粒径为8mm的第一球团。电石渣中的CaO与闪速炉炼镍尾渣中的S的摩尔比为2：1，赤泥和电石渣按重量比30:100进行混合作为球团外壳原料，包裹在第一球团上，获得包裹球团。

其次，将包裹球团在氧气含量为23％的气氛下进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为30min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为 2000ppm，O₂含量为7％，焙烧温度600℃，焙烧过程中球团外壳发生膨胀粉化，获得还原球团。

最后，将还原球团破碎磁选，最终产品为磁性铁粉。磁性铁粉的铁品位为70％，硫含量为0.023％。

实施例2

本实施例采用图1所示的系统制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用火法炼铜渣浮选尾矿，其铁含量为41.33％，硫含量0.70％；赤泥的Fe₂O₃含量37.81％，Na₂O含量4.02％，K₂O含量0.27％， TiO₂含量1.98％；电石渣的CaO含量为58.96％，MgO含量0.94％，K₂O 含量0.06％，Na₂O含量0.04％，TiO₂含量0.07％。

首先，分别将火法炼铜渣浮选尾矿、电石渣原料磨细至200目以下占75％，将赤泥原料烘干至水分含量6％。火法炼铜渣浮选尾矿和糖蜜按重量比100:5的比例进行混合，混合均匀的物料制成粒径为10mm的第一球团。电石渣中的CaO与闪速炉炼镍尾渣中的S的摩尔比为3：1，赤泥和电石渣按重量比45:100进行混合作为球团外壳原料，包裹在第一球团上，获得包裹球团。

其次，将包裹球团在氧气含量为25％的气氛下进行焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为20min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为 3500ppm，O₂含量为5％，焙烧温度800℃，焙烧过程中球团外壳发生膨胀粉化，获得还原球团。

最后，将还原球团破碎磁选，最终产品为磁性铁粉。磁性铁粉的铁品位为72％，硫含量为0.008％。

实施例3

本实施例采用图1所示的系统制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用火法炼铜渣尾渣，其铁含量为43.86％，硫含量 1.03％；赤泥的Fe₂O₃含量35.51％，Na₂O含量3.26％，K₂O含量0.34％， TiO₂含量3.31％；电石渣的CaO含量为65.09％，MgO含量1.02％，K₂O 含量0.09％，Na₂O含量0.05％，TiO₂含量0.09％。

首先，分别将火法炼铜渣浮选尾矿、电石渣原料磨细至200目以下占75％，将赤泥原料烘干至水分含量5％。火法炼铜渣浮选尾矿和糖蜜按重量比100:5的比例进行混合，混合均匀的物料制成粒径为12mm的第一球团。电石渣中的CaO与闪速炉炼镍尾渣中的S的摩尔比为5：1，赤泥和电石渣按重量比60:100进行混合作为球团外壳原料，包裹在第一球团上，获得包裹球团。

其次，将包裹球团在氧气含量为22％的气氛下进行焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为15min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为 5000ppm，O₂含量为3％，焙烧温度1000℃，焙烧过程中球团外壳发生膨胀粉化，获得还原球团。

最后，将还原球团破碎磁选，最终产品为磁性铁粉。磁性铁粉的铁品位为71％，硫含量为0.015％。

从上述实施例可知，本实用新型制得的磁性铁粉的铁品位高、硫含量低。

综上，本实用新型综合利用了多种工业产生的废渣，解决了工业固废的堆存问题，具有良好的经济和环境效益。

本实用新型得到的磁性产物铁品位高，可直接作为炼钢原料，具有良好的经济效益。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.磁性铁粉产品的制备系统，其特征在于，包括：

第一混合装置，设有有色冶金渣入口、粘结剂入口和第一混合料出口；

成型装置，设有第一混合料入口和第一球团出口，所述第一混合料入口与所述第一混合装置的第一混合料出口相连；

第二混合装置，设有赤泥入口、电石渣入口和第二混合料出口；

包裹装置，设有第一球团入口、第二混合料入口和包裹球团出口，所述第一球团入口与所述成型装置的第一球团出口相连，第二混合料入口与所述第二混合装置的第二混合料出口相连；

氧化焙烧装置，设有包裹球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，所述包裹球团入口与所述包裹装置的包裹球团出口相连；

还原焙烧装置，设有氧化球团入口、还原性气体入口、还原球团出口和粉化外壳出口，所述氧化球团入口与所述氧化焙烧装置的氧化球团出口相连；

分离磁选装置，设有还原球团入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，所述还原球团入口与所述还原焙烧装置的还原球团出口相连。

2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，还包括：

第一破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述第一混合装置的有色冶金渣入口相连。

3.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，还包括：

第二破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述第二混合装置的电石渣入口相连。

4.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，还包括：

烘干装置，设有原料入口和烘干料出口，所述烘干料出口与所述第二混合装置的赤泥入口相连。