專利名稱：一種混合稀土礦防結塊焙燒方法
技術領域：
本發明屬于礦石冶煉技術領域，具體地說，涉及一種混合稀土礦冶煉過程中防止礦粉結塊，易于工業放大的焙燒方法。
背景技術：
在我國煉鐵煉鋼工業中，冶煉前對礦石進行焙燒處理是最通行的。焙燒 (roasting)是固體物料在高溫不發生熔融的條件下進行的反應過程，可以有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用于焙燒無機化工和冶金工業。焙燒過程有加添加劑和不加添加劑兩種類型。焙燒的目的在于除去礦石中的游離水、結晶水、CO2和硫，能使堅硬的礦石變得疏松，在煉鐵時提高了鐵氧化物的還原性。不加添加劑的焙燒，也稱煅燒，按用途可分為①分解礦石，如石灰石化學加工制成氧化鈣，同時制得二氧化碳氣體；②活化礦石，目的在于改變礦石結構，使其易于分解，例如將高嶺土焙燒脫水，使其結構疏松多孔，易于進一步加工生產氧化鋁；③脫除雜質，如脫硫、脫除有機物和吸附水等；④晶型轉化，如焙燒二氧化鈦使其改變晶型，改善其使用性質。按生產工藝可分為燒脹法和燒結法兩種。燒脹法是將原料加熱至熔融溫度，產生氣體使其膨脹。燒結法通過加熱使某些原料熔化，將整團顆粒黏結在一起。加添加劑的焙燒所使用的添加劑可以是氣體或固體，固體添加劑兼有助熔劑的作用，使物料熔點降低，以加快反應速度。按添加劑的不同有多種類型1、氧化焙燒粉碎后的固體原料在氧氣中焙燒，使其中的有用成分轉變成氧化物，同時除去易揮發的砷、銻、硒、 碲等雜質。2、還原焙燒在礦石或鹽類中添加還原劑進行高溫處理，常用的還原劑是碳。在制取高純度產品時，可用氫氣、一氧化碳或甲烷作為焙燒還原劑。3、氯化焙燒在礦物或鹽類中添加氯化劑進行高溫處理，使物料中某些組分轉變為氣態或凝聚態的氧化物，從而同其他組分分離。氯化劑可用氯氣或氯化物(如氯化鈉、氯化鈣等)。4、硫酸化焙燒以二氧化硫為反應劑的焙燒過程，通常用于硫化物礦的焙燒，使金屬硫化物氧化為易溶于水的硫酸鹽。目前在工業煉鐵時存在一系列問題，礦石品位越來越貧，冶煉時礦石鐵的生產率不高，在爐中熔化的鐵渣不能隨意排放，造成一定操作困難，更嚴重的是煉鐵爐的爐壁上經常發生結塊、結疤、結瘤的現象，使得煉鐵爐內體積逐漸變小，生產受到很大影響。從煉鐵的過程分析，礦石進到爐內，受到熱風的加熱從頂部向下到爐底溫度是逐漸增高的，一開始所行的狀態，稱之為初渣，根據研究結果發現，在初渣形成過程中礦物的礦相是變化的。研究工作者對爐內溫度分布和相變情況進行研究發現，在冶煉各種生鐵還原過程中，固相、塑料相及液化相區域有一個規律在650°C以下為固相，650 850°C區域內會產生熔結。650°C是一個分界線，方解石、石英石、磷石英、赤鐵礦均由固態逐漸變為熔結態。 在有!^e2O3存在的礦石中，200 300°C時!^e2O3礦粒就粘結起來，在煉鐵過程中發生的結塊結疤情況基本上已研究清楚。從混合稀土礦提取稀土元素，其工藝路線有不同。其中用Na2CO3作為介質對混合稀土礦進行氧化焙燒，進行了一系列實驗工作，有的在小型實驗中就自行燒結，有的不燒結。但當放大生產時回轉窯中進行中試，發生了結塊、結疤，使得生產無法正常操作。為了防止焙燒時結塊結疤，在焙燒過程中引入不斷破碎的方法，即把將要發生燒結一塊的團塊迅速打碎，在礦石顆粒表面進行介質更新，同時令已結塊的顆粒在外力的作用下予以破碎。破碎的方法有很多，如用力機械攪拌，在槳葉不斷的攪動下，早已結塊的顆粒被攪碎，但此方法不易擴大，難以進行工業化應用。CN 101760625A具體公開了一種氰化置換金泥的預焙燒及濕法冶金工藝。將氰化置換金泥按以下設定溫度程序焙燒，整個焙燒過程不斷攪動金泥防止金泥結塊初次設定溫度300-400°C焙燒1-1. 5h，二次設定溫度400-600°C焙燒1_1. 5h，三次設定溫度 650-750°C焙燒至金泥顏色變為灰白色，自然冷卻，焙燒即完成。在經預焙燒的金泥中加水至淹沒金泥，送去酸浸繼續濕法冶金。該發明技術方案需要在整個焙燒過程不斷攪動金泥以防止金泥結塊，不但操作起來不方便，而且效果也不能得到保證，不能徹底解決結塊問題，存在隱患。CN 1039847A涉及一種適合于礦物煉前處理的沸騰焙燒工藝及其設備，主要使燃料燃燒和精礦脫雜分別在兩個不同的沸騰床層中進行，采用雙層錐體沸騰焙燒爐型結構， 控制一定的技術條件，使物料爐前不需進行配料作業，解決了細粒精礦在沸騰焙燒過程中大顆粒料的沉積及結塊問題，從而提高焙燒脫雜效率和燃料利用率。該發明技術方案雖然在一定程度上能夠解決焙燒過程中大顆粒料的沉積及結塊問題，但需要改變焙燒爐型結構才能實現，不利于在現有設備的基礎上進行改造。總之，現有技術在解決礦石焙燒過程的結塊結疤問題都存在一定的問題，如何在現有設備的基礎上進行合理改造來較好地解決焙燒結塊的問題，成為礦石冶煉技術領域需要迫切解決的問題。
發明內容
本發明針對現有礦石冶煉焙燒方法中存在的嚴重結塊結疤問題，現有解決方法不適于工業化放大生產等一系列問題，提出了一種操作簡便、設計合理、利于工業化生產的混合稀土礦防結塊焙燒方法。為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的一種混合稀土礦防結塊焙燒方法，在焙燒系統中加入研磨體與物料一同焙燒。研磨體的作用就是使焙燒系統內的礦粉分散而不至于結塊。由于管式爐等焙燒系統在馬達帶動下的轉動而使研磨體發生由下向上的移動，而后研磨體在落下時對礦石進行沖擊，再加上研磨體的摩擦，這兩種作用使較大顆粒的礦粉磨細而保持分散狀。管式爐主要運用于冶金，玻璃，熱處理，鋰電正負極材料，新能源，磨具等行業測定材料在一定氣氛條件下的專業設備。管式爐均系采用國際先進技術研制開發的高性能高節能的新型電爐，有單管、雙管、臥式、可開啟式、立式、單溫區、雙溫區、三溫區等多種管式爐型。主要應用于大專院校、科研院所、工礦企業等實驗和小批量生產之用。具有安全可靠、 操作簡單、控溫精度高、保溫效果好、溫度范圍大、爐膛溫度均勻性高、溫區多、可選配氣氛、 抽真空爐型等。焙燒過程所用設備，按固體物料運動特性，可分為固定床、移動床和流動床幾類；按其所用加熱爐的形式可分為反射爐、多膛爐、管式爐、豎窯、回轉窯、沸騰爐、施風爐寸。本發明所述研磨體為鋼球和/或鵝卵石。所述研磨體的直徑5 50mm，優選5 10mm，進一步優選6mm。本領域技術人員能夠獲知的其他可用作研磨體的材料皆可用于實施本發明，此處為優先選擇而非限制。本發明所述物料包括礦粉和堿性助劑。混合稀土礦主要包括氟碳鈰礦和獨居石。 在一定條件下，堿性助劑可以將氟碳鈰礦和獨居石分解為稀土氧化物，礦物伴生的磷、硫以及氟等雜質元素，生成了易溶于水的NaF，N%S04以及Na3PO4等，便于后續水浸處理。此夕卜， 在冶金領域，根據不同的流程采用不同的助劑，可以有效改變介質的理化性質，如粘度和酸堿度等，利于提高收率。所述助劑優選Na2CO3和/或MgO。所述礦粉與助劑質量比為1 0. 25 0. 3。本發明所述的焙燒溫度至少650°C，優選650 850°C ；焙燒時間至少1小時，優選 3小時。與已有技術方案相比，本發明具有以下有益效果本發明采用了在焙燒系統中加入助劑和礦粉，在一定溫度條件下加入研磨體，在焙燒過程中防止礦粉的結塊。焙燒系統在馬達帶動下的轉動而使研磨體發生由下向上的移動，而后研磨體在落下時則對礦粉進行沖擊，并且由于研磨體的摩擦，這兩種作用使較大顆粒的礦粉而磨細而保持分散狀。本發明方案設計合理，易于操作，便于工業化放大。下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發明的簡易例子，并不代表或限制本發明的權利保護范圍，本發明的權利范圍以權利要求書為準。
具體實施例方式為更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下實施例1將5g礦粉、1. 5g MgO以及10個直徑為5mm的鋼球放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在650°C的溫度下焙燒3小時。實施例2將IOg礦粉、2. 5gNa2C03以及4個直徑為50mm的鋼球放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在700°C的溫度下焙燒5小時。實施例3將5g礦粉、2g MgO以及8個直徑為20mm的鋼球放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在850°C的溫度下焙燒1小時。實施例4將5g礦粉、2gNa2C03以及6個直徑為6mm的鋼球放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在650°C的溫度下焙燒3小時。實施例5將20g礦粉、6g Na2CO3以及10個直徑為35mm的鵝卵石放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在650°C的溫度下焙燒3小時。
本發明還進行了等量物料以及相同操作條件加鋼球與不加鋼球的實施例與對比例，并對結果進行了對比。本發明實施例將5g礦粉、1. 5g Na2CO3以及四個直徑為IOmm的鋼球放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在650°C的溫度下焙燒3小時，取樣觀察物料狀態。對比例將5g礦粉、1. 5g Na2C03放入管式爐中，開動馬達帶動管式爐開始工作，在650°C的溫度下焙燒3小時，取樣觀察物料狀態。在加入等量物料以及相同操作條件下，本發明實施方式焙燒后的礦粉仍然處于分散狀態，而對比例焙燒后的礦粉已經結塊。在焙燒系統中加入研磨體后，研磨體在系統內的運動把將要發生燒結一塊的團塊迅速打碎，在礦石顆粒表面進行介質更新，同時令已結塊的顆粒在外力的作用下給予破碎，因此焙燒后物料仍處于分散狀態。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的焙燒方法，但本發明并不局限于上述焙燒方法，即不意味著本發明必須依賴上述焙燒方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種混合稀土礦防結塊焙燒方法，其特征在于，在焙燒系統中加入研磨體與物料一同焙燒。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨體為鋼球和/或鵝卵石。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述研磨體的直徑5 50mm，優選5 IOmm,進一步優選6mm。
4.如權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述物料包括礦粉和堿性助劑；所述堿性助劑Na2CO3和/或MgO。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述礦粉與助劑質量比為1 0.25 0.4， 優選1 0.3。
6.如權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述的焙燒溫度至少650°C，優選 650 850°C ；焙燒時間至少1小時，優選3小時。
全文摘要
本發明涉及礦石冶煉技術領域，具體涉及一種在混合稀土礦冶煉過程中防止礦粉結塊，易于工業放大的焙燒方法。所述方法是通過在焙燒系統中加入研磨體與物料一同焙燒，從而防止物料結塊，把將要發生燒結成團的團塊迅速打碎，在礦石顆粒表面進行介質更新。本發明設計合理，易于操作，便于工業化放大。
文檔編號C22B1/02GK102409164SQ20111039784
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者劉會洲, 楊良嶸, 趙君梅, 邢慧芳 申請人:中國科學院過程工程研究所