專利名稱：一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法
技術領域：
本發明屬于資源利用領域，涉及一種用硫酸渣為原料，添加脫硫劑和還原劑，用直接還原焙燒方法生產直接還原鐵粉并同步脫硫的工藝方法。該工藝主要是以煤為還原劑，并向硫酸渣中加入脫硫劑，然后采用直接還原焙燒一磁選方法回收硫酸渣中的鐵并實現同步脫硫的工藝方法。
背景技術：
隨著我國鋼鐵產業的不斷發展，對鐵資源的需求也日益增長并出現了供不應求的狀況，因此一些相對難處理的含鐵二次資源如硫酸渣具有了很大的開發利用的價值。硫酸渣是用黃鐵礦制造硫酸或亞硫酸過程中產生的廢渣，一般為粉狀疏松物料，吸水量大且無·定型結構，一些有代表性的硫酸渣的主要成分見表I所示表I 一些有代表性的硫酸渣的主要成分
成分南京吳經I山東乳山I安gA銅陵德國杜伊斯堡
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Sio2 I 麗 I — I ■ I π I =由表I可以看到硫酸渣中TFe含量約為20%飛0%，此外，有些硫酸渣中還含有Cu，Pb，Zn，Co等有色金屬。雜質主要以SiO2為主，約占59T40%，Al2O3占1°/Γ5%，此外還含有CaO、MgO等。盡管硫酸渣中Fe含量較高，但是硫酸渣中對煉鋼有害的元素S的含量也很高，通常達到1°/Γ2%甚至更高，因為難以降低S的含量，長期以來硫酸渣一直得不到很好的開發利用。目前從硫酸渣中回收鐵的處理工藝主要有選礦法、磁化焙燒法以及氯化焙燒法等。選礦法是采用傳統的磁選、重選、浮選以及聯合流程的方法回收硫酸渣中鐵的氧化物(主要為Fe3O4和Fe2O3),但這種方法多適用于黑洛，即含Fe3O4含量較多的渣，且得到的精礦中S含量偏高，對后續的煉鐵和煉鋼都帶來不利影響。磁化焙燒過程能將硫酸渣中弱磁性的Fe2O3還原為強磁性的Fe3O4，然后通過弱磁選進行回收，但此種方法得到的鐵回收率低，且仍然不能很好的解決S含量高的問題。氯化焙燒法是將硫酸渣與石灰和氯化劑混合造球烘干在豎爐中焙燒，該方法可使硫酸渣中的有色金屬以氯化物形態揮發出來，從而回收Cu、Pb、Au、Ag等金屬，焙燒后的球團再作為煉鐵原料，采用該方法的優點是可以回收多種金屬，但得到的含鐵球團中雜質含量偏高，需要進一步處理，因此工藝復雜，處理成本比較高。以上這些工藝方法在處理硫酸渣時都存在一定的弊端，尤其對于含鐵量偏低且組成復雜的硫酸渣往往得到的精礦品位低，雜質含量高，鐵回收率低。因此目前除了少量高鐵硫酸渣可以利用之外，大部分硫酸渣沒有找到有效的利用方法，只能堆存或廢棄，造成資源的極大浪費。
發明內容
本發明針對現有硫酸渣不能有效回收鐵且脫硫困難的問題，以煤為還原劑，通過加入脫硫劑對硫酸渣進行直接還原焙燒，焙燒后的產物經磨礦磁選回收其中的鐵得到直接還原鐵粉，同時可以降低其中硫的含量，從而達到簡化工藝流程、節省投資、實現資源綜合利用的目的。一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法，其主要步驟為在硫酸渣中加入適量還原劑的同時加入脫硫劑并充分混勻，混合后的物料進行直接還原焙燒， 使其中大部分鐵的氧化物還原為金屬鐵。在直接還原焙燒過程中一部分硫與還原劑中的碳反應生成氣態的羰基硫得以脫除，另一部分與添加的脫硫劑反應生成沒有磁性的硫化鈣或硫硅鈣石，在磁選過程中除去。同時脫硫劑與硫酸渣中的脈石礦物發生反應，破壞礦物之間的包裹結構，使直接還原鐵顆粒更易于單體解離。焙燒后的硫酸渣經過磨礦和弱磁選，使還原得到的金屬鐵進入弱磁選精礦，得到高品位的直接還原鐵粉，而無磁性的硫化鈣或硫硅鈣石則進入尾礦得以去除。通過該工藝得到的直接還原鐵產品中鐵的品位和回收率都高于90%，硫去除率可以達到96%以上，得到的直接還原鐵中的硫含量低于O. 1%。實施該方法的具體步驟和條件為第一步，在硫酸渣中加入還原劑和脫硫劑。所用還原劑主要成分為煤，脫硫劑的主要成分為碳酸鈉和碳酸鈣的混合物，兩者混合質量比例為I:(廣2)，硫酸渣、還原劑和脫硫劑的添加質量比例為I: (O. 2^0. 4) : (O. 025、· 07)，煤用量一般為硫酸渣質量的20% 40%，脫硫劑用量一般為硫酸渣質量的2. 5% 7%左右，不同產地硫酸渣的還原劑和脫硫劑用量比例有所不同，具體用量可通過試驗確定。第二步，以上三種成分混合均勻后，升溫至115(T120(TC，在該溫度下焙燒40 80min，具體焙燒時間根據硫酸渣的性質不同而進行調整；在還原劑和脫硫劑的共同作用下，硫酸渣中的鐵的氧化物被還原為單質狀態的金屬鐵，而脫硫劑與硫酸渣中黃鐵礦反應生成硫化鈣或硫硅鈣石，硫酸渣中另一部分硫在直接還原焙燒過程中生成揮發性的羰基硫，同時礦物間的嵌布結構被破壞。第三步，焙燒產品冷卻到室溫后進行磨礦磁選，磨礦質量濃度60%，磨礦細度以及磨礦磁選的段數根據不同的硫酸渣性質來決定，通常磨礦細度要達到一O. 074mm占90%以上。采用弱磁選進行選別，磁場強度為ll(Tl50KA/m。利用本發明的工藝方法，可有效從硫酸渣中回收鐵，直接還原鐵產品品位和回收率都可以達到90%以上，硫去除率可達到96%以上，直接還原鐵產品的硫含量低于O. 1%。從而實現了硫酸渣中回收鐵并同步脫硫的目的。與現有方法相比，本發明方法具有如下特點①目前硫酸渣還沒有有效的處理方法，其中的硫很難去除。采用本方法后可以在回收鐵的同時脫除硫元素，并得到鐵品位大于90%的直接還原鐵粉回收鐵同步脫硫依靠的是還原劑和脫硫劑的組合，本工藝所用還原劑和脫硫劑的種類簡單，用量少，來源廣，成本低；③能夠實現硫酸渣中鐵的高效回收，并可以顯著提高二次資源利用率；④不僅可以保證鐵的回收率，還可以同時去除硫，實現96%以上的硫去除率，使直接還原鐵產品中的硫含量達到煉鋼要求的標準；⑤本工藝得到的含鐵90%以上的還原鐵粉，可以作為煉鋼的原料產品出售，能夠實現更高的經濟效益。
附圖I所示為硫酸渣還原焙燒一磁選生產直接還原鐵同步脫硫的工藝流程。
具體實施例方式為更好地描述本發明，下面結合附圖用實施例對本發明提供的方法作進一步詳細描述。實施例I某硫酸渣含鐵51. 51%，硫含量為I. 22%，含鐵礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵 礦，脈石礦物為鎂橄欖石，硫主要以黃鐵礦的形式存在。生產直接還原鐵粉同步脫硫的還原焙燒條件為還原劑褐煤的用量為硫酸渣質量的30% ;脫硫劑用量為硫酸渣質量的5% ;所用脫硫劑為碳酸鈉和碳酸鈣的混合物，兩者混合質量比例為1:1. 2 ;以上物料混勻后在馬弗爐中升溫至1200°C，并在該溫度下還原焙燒60min ;焙燒后的產物冷卻至室溫后進行兩段磨礦磁選，一段磨礦細度為一 O. 074mm占80%，二段磨礦細度為一 O. 074mm占95% ;在磁場強度111. 5kA/m下進行兩段弱磁選。可以獲得鐵品位90. 13%，鐵回收率95. 06%的直接還原鐵粉，硫去除率達到96. 72%，還原鐵粉中硫含量為O. 04%。實施例2某硫酸渣含鐵54. 03%、含硫I. 74%，含鐵礦物主要為赤鐵礦和黃鐵礦，主要雜質為Si02。生產直接還原鐵粉的還原焙燒條件為還原劑褐煤的用量為硫酸渣質量的25% ;脫硫劑用量為硫酸渣質量的7%，所用脫硫劑中碳酸鈉和碳酸鈣的混合質量比例為1:1. 5 ;混勻后在馬弗爐中1150°C下還原焙燒50min，冷卻至室溫后在濃度60%磨細至粒度一 O. 076mm占90. 21%，在磁場強度140kA/m下進行一段磁選，然后精礦進行二段磨礦和磁選，磨礦細度為一O. 043mm占95%，磁選場強為140kA/m，獲得鐵品位90. 47%，鐵回收率92. 23%的鐵粉，得到的直接還原鐵中硫的含量為O. 05%，對硫元素的去除率達到了 97. 13%。
權利要求
1.一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法；其特征在于以鐵品位40% 60%，硫含量1% 5%的硫酸渣為原料，采用直接還原焙燒一磁選法回收其中的鐵并且同步脫硫；首先以煤為還原劑，還原劑煤粉的用量在硫酸渣質量的20% 40%之間；加入脫硫劑進行直接還原焙燒一磁選，所用脫硫劑為碳酸鈉和碳酸鈣的混合物，用量為硫酸渣質量的2. 5% 7. 0% ;在直接還原焙燒過程中，使硫酸渣中的鐵的氧化物還原為金屬鐵，同時使一部分硫生成羰基硫揮發去除，另一部分硫與脫硫劑在高溫還原氣氛下生成非磁性的硫化鈣或硫硅鈣石，然后通過磨礦、弱磁選將有磁性的金屬鐵與非磁性的硫化鈣和硫硅鈣石分離，得到鐵品位和回收率都大于90%的直接還原鐵粉，而硫在直接還原焙燒以及選礦的過程中得到去除。
2.如權利要求I所述的一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法，其特征在于直接還原焙燒的還原溫度為1150 1200°C，還原時間40 80min。
3.如權利要求I所述的一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法，其特征在于加入的脫硫劑為碳酸鈉和碳酸鈣的混合物，兩者的質量比例為1:(廣2);脫硫劑的作用是在直接還原焙燒的過程中與黃鐵礦或磁黃鐵礦以及脈石礦物發生反應，破壞硫酸渣中礦物的嵌布和包裹結構，使生成的金屬鐵顆粒更易于單體解離，同時與含硫礦物黃鐵礦反應生成硫化鈣或硫硅鈣石，并通過磨礦一磁選的方法將焙燒礦中的金屬鐵與含硫的硫化鈣或硫硅鈣石分離。
4.如權利要求I所述的一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法，其特征在于直接還原焙燒后的焙燒產品經過自然冷卻后在球磨機中進行一段或多段磨礦磁選，磨礦質量濃度為60%，磨礦細度一 0. 074mm占90%以上；磨礦產品在磁場強度ll(Tl50KA/m條件下磁選得到鐵品位在90%以上的直接還原鐵粉。
全文摘要
一種硫酸渣還原焙燒生產直接還原鐵同步脫硫的工藝方法，屬于資源利用領域。本發明利用二次資源硫酸渣經過一步直接還原焙燒得到直接還原鐵粉，同時通過添加脫硫劑，實現對硫酸渣中硫的去除。其特征在于工藝方法本身較其他方法簡單，直接使用成本低的煤為還原劑；所添加的脫硫劑為碳酸鈉和碳酸鈣的混合物，通過添加還原劑和脫硫劑，并控制焙燒溫度和時間可實現回收鐵和脫除硫元素的同步完成，在保證直接還原鐵品位和回收率的同時抑制有害元素硫進入產品；最終得到鐵品位在90%以上的直接還原鐵粉，鐵的回收率一般都大于90%，硫去除率大于96%，得到的直接還原鐵中硫的含量低于0.1%。
文檔編號C22B1/02GK102796839SQ20121031174
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者寇玨, 孫昊, 孫體昌 申請人:北京科技大學