氣基豎爐直接還原-磁選分離處理高磷礦的煉鐵方法
【專利摘要】本發明公開了一種氣基豎爐直接還原-磁選分離處理高磷鮞狀赤鐵礦的煉鐵方法，所述方法包括：將混合均勻的高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑造球，并氧化焙燒成酸性氧化球團；在R化球團表面涂一層防黏劑，并投入氣基豎爐中■’在氣基豎爐中，涂覆防黏劑的氧化球團從上至下依次經過預熱段、中溫還原段、高溫還原段、冷卻段后，從爐底排出金屬化球團；將冷卻后的金屬化球團進行破碎、磨礦及磁選，得到金屬鐵粉；其中，在中溫還原段和高溫還原段分別通入co+化所占比例大于90v%的還原氣；中溫還原段的溫度為850?950°C;高溫還原段溫度為1050-115CTC;得到的金屬鐵粉中的全鐵含量高于90wt%，鐵回枚率大于86%，磷含量低于0.25wt%。
【專利說明】氣基豎爐直接還原-磁選分離處理高磷礦的煉鐵方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煉鐵方法，尤其涉及一種氣基堅爐直接還原-磁選分離處理高磷 鮞狀赤鐵礦的煉鐵方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鋼鐵工業的快速發展，對鐵礦石的需求量也越來越大。然而我國優質鐵 礦石資源非常匱乏，對境外鐵礦石依賴程度嚴重，已超過50%，2011年我國進口鐵礦石多 達6. 86億噸。而近幾年進口鐵礦石價格的大幅提高，以致我國鋼鐵工業面臨巨大的資源壓 力。我國高磷鮞狀赤鐵礦極其豐富，僅湘鄂西部儲量超過20億噸，屬磷伴生難處理礦，多年 來一直沒有得到有效的開發利用。
[0003] 因為高磷鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細相互層層包裹的結構，必須磨至30 y m以下或 者幾個微米才能使其環帶解離或鮞核單體解離，另外含磷礦物主要呈分散狀存在于鐵礦物 中，導致磷難以脫去。目前國內開展研究的高磷鮞狀赤鐵礦利用方法主要集中在反浮選工 藝、磁化焙燒工藝、煤基直接還原-磁選等工藝。但至今仍未找到一套技術上可靠、經濟上 合理的工藝方法。
[0004] 反浮選脫磷是最主要的脫磷方法之一，其工藝一般包括直接反浮選、選擇性聚 團一反浮選以及磁選（重選）一反浮選聯合流程。張芹等對湖北巴東高磷鮞狀赤鐵礦進行 了大量反浮選試驗，確定了最佳工藝流程為選擇性絮凝-脫泥-陰離子反浮選。試驗結果 表明，采用該工藝流程對TFe品位46. 05%、磷含量0. 84%的鮞狀赤鐵礦進行陰離子反浮選 選別，得到了鐵品位56. 23%，磷含量0. 098%，鐵回收率75. 28%的鐵精礦（張芹，張一敏， 胡定國等，湖北巴東鮞狀赤鐵礦選礦試驗研究，金屬礦山，2006年8月增刊，186?188)。但 是采用反浮選脫磷技術選別后，產品鐵品位低，低于60% ;鐵回收率低，低于80%。
[0005] 煤基直接還原-磁選處理高磷鮞狀赤鐵礦也是研究比較多的脫磷方法之一。如 中國發明專利申請CN201310512779. 0公開了一種處理高磷鮞狀赤鐵礦堅爐防球團高溫還 原黏結的方法，將高磷鮞狀赤鐵礦粉與煤粉、脫磷劑和粘接劑混合壓制成冷固結球團，該冷 固結球團經過烘干或養生處理，進入直接還原堅爐；球團在直接還原堅爐內，將自上而下地 經歷熱煤氣焙燒及氣基預還原、煤基直接還原和冷卻過程，固結球團經歷的氣基預還原、煤 基直接還原溫度范圍850°C -1200°C，在堅爐內的停留時間為l_5h ;還原氣組成為H2/C0 = 1. 2-4,經還原后的球團密封冷卻，在冷卻段出口處，固結球團溫度控制在100?200°C，再 將固結球團破碎、磁選和壓塊，得到的鐵產品中TFe > 88%，磷含量〈0. 3%。但是在該方法 中，因造球過程中混入5-20%的煤，還原產品中S含量高；入堅爐球團為冷固結球團，抗壓 強度低，且當球團中煤反應后，孔隙率顯著增加，球團強度顯著降低，在爐內易破碎而使透 氣性惡化，故該煤基冷固球團不適合在大中型堅爐內使用。
【發明內容】
[0006] 為了解決上述問題，本發明提供了一種氣基堅爐直接還原-磁選分離處理高磷鮞 狀赤鐵礦的煉鐵方法，所述方法包括：
[0007] 將混合均勻的高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑造球，并于高溫下氧化焙燒成 酸性氧化球團；
[0008] 在氧化球團表面涂一層防黏劑，并投入氣基堅爐中；
[0009] 在氣基堅爐中，涂覆防黏劑的氧化球團從上至下依次經過預熱段、中溫還原段、高 溫還原段、冷卻段后，從爐底排出金屬化球團；
[0010] 將冷卻后的金屬化球團進行破碎、磨礦及磁選，得到金屬鐵粉；
[0011] 其中，在中溫還原段底部通入還原氣1，氣基堅爐內中溫還原段的溫度為850? 950 0C ；
[0012] 在高溫還原段底部通入還原氣2,氣基堅爐內高溫還原段的溫度為1050-1150°C ;
[0013] 還原氣1和還原氣2分別為CCHH2所占比例大于90v%的還原氣；
[0014] 得到的金屬鐵粉中的鐵含量高于90wt%，鐵回收率大于86%，磷含量低于 0. 25wt %。
[0015] 在本發明的方法中，高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑等通過高壓輥研磨，均達 到325目以上粒度占60%以上。
[0016] 高磷鮞狀赤鐵礦粉的配加比例為：97_99wt%。
[0017] 白云石配加比例為0? 5?I. 5wt%。
[0018] 粘結劑可為膨潤土，配加比例為0. 5?I. 5wt %。
[0019] 將混合均勻的高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑造球，并氧化焙燒成酸性氧化 球團，氧化焙燒溫度為1250?1320°C。
[0020] 酸性氧化球團的抗壓強度大于2300N。
[0021] 酸性氧化球團的堿度為0? 15?0? 30。
[0022] 防黏劑可為氧化鈣、氧化鎂等材質，涂加比例為I. 0?3. Owt%。
[0023] 將表面涂覆防黏劑的氧化球團投入氣基堅爐后，先后經過預熱段、中溫還原段、高 溫還原段、冷卻段后，生成的金屬化球團從堅爐底部排出，排出的金屬化球團的溫度在50°C 左右。
[0024] 在中溫還原段底部通入還原氣1，當與高溫還原段上升的高溫還原氣混合后，使得 堅爐內中溫還原段溫度為850?950°C，中溫還原段主要作用是使酸性氧化球團在基本不 產生含鐵的低熔點物質情況下進行還原，在本段底部球團金屬化率達92%以上。
[0025] 在高溫還原段底部通入還原氣2,使得堅爐內高溫還原段溫度為1050-1150°C，由 中溫還原段落入的高金屬化率球團在高溫還原段停留時間1?2個小時，高溫還原段使球 團進一步還原和在生產少量液相的情況下鐵晶粒進一步長大聚集，且此時礦石中的磷仍幾 乎未被還原，故有利于后續的磁選工序進行鐵、磷分離，球團最終金屬化率高于94%。
[0026] 氣基堅爐所用還原氣1與還原氣2均為CCHH2所占比例大于90v%的還原氣，經加 熱成不同溫度后分別由堅爐的中溫還原段與高溫還原段底部通入。將冷卻后的金屬化球團 進行破碎、磨礦及磁選，得到高含鐵量和低含磷量的金屬鐵粉以及含磷高的尾礦。金屬鐵粉 的鐵含量高于90wt %，鐵回收率大于86 %，磷含量低于0. 25wt %。
[0027] 有益效果
[0028] 1.本發明的方法中，通過在堅爐還原段設置中溫與高溫還原段，從而使金屬化球 團的金屬化率高，磁選產品鐵粉中鐵回收率高、鐵品位高、含磷率低。通過本方法能夠極大 提高我國對豐富高磷礦的利用率，減輕我國對國外優質鐵礦資源的依賴。
[0029] 2.本發明方法中，整個工藝流程均未配加煤，無人為帶入硫，故最終產品有害元素 硫含量很低，遠低于現有技術中煤基直接還原_磁選法方案的產品硫含量，產品質量顯著 改善。
[0030] 3.本發明方法中，入爐球團為只加入少量粘結劑后氧化焙燒所得，球團抗壓強度 高，還原過程強度降低小，粉化率低，能滿足大中型堅爐順行的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明的系統流程圖；
[0032] 圖2為本發明的氣基堅爐結構簡圖。
【具體實施方式】
[0033] 實施例1
[0034] 原料高磷鮞狀赤鐵礦含有48. 20wt%的TFe和0? 83wt%的P。
[0035] 將97. 8wt %的高磷鮞狀赤鐵礦粉、I. 2wt %白云石和I. Owt %的膨潤土混勻并造 成球團，各原料均達到325目以上粒度占65%以上。于1290°C氧化焙燒成酸性氧化球團，球 團堿度為〇. 20,在球團表面涂上2. 0%的防黏劑。在中溫還原段和高溫還原段的底部分別 通入還原氣，還原氣成分為CCHH2 = 92%，H2/C0 = 1. 6。堅爐內中溫還原段溫度為900°C， 高溫還原段溫度為1150°C。由堅爐排出的冷金屬化球團金屬化率為95%，先后經過破碎、 磨礦及磁選，得到高含鐵量和低含磷量的金屬鐵粉以及含磷高的尾礦。磁選結果為金屬鐵 粉全鐵含量為92 %，鐵回收率為86 %，磷含量為0. 19 %。
[0036] 實施例2
[0037] 原料高磷鮞狀赤鐵礦含有50. 6wt%的TFe和0? 60wt%的P。
[0038] 將98. Owt 的商憐麵狀赤鐵礦粉、I. Owt 白z?石和I. Owt 的膨潤土混勾并造 成球團，各原料均達到325目以上粒度占65%以上。于1290°C氧化焙燒成酸性氧化球團，球 團堿度為〇. 19,在球團表面涂上I. 2wt%的防黏劑。在中溫還原段和高溫還原段的底部分 別通入還原氣，還原氣成分為CCHH2 = 92%，H2/C0 = 1. 6堅爐內中溫還原段溫度為900°C， 高溫還原段溫度為ll〇〇°C。由堅爐排出的冷金屬化球團金屬化率為94%。先后經過破碎、 磨礦及磁選，得到金屬鐵粉和含磷高的尾礦。磁選結果為金屬鐵粉全鐵含量為90%，鐵回收 率為88 %，磷含量為0. 18 %。
【權利要求】
1. 一種氣基堅爐直接還原-磁選分離處理高磷鮞狀赤鐵礦的煉鐵方法，所述方法包 括： 將混合均勻的高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑造球，并氧化焙燒成酸性氧化球 團； 在氧化球團表面涂一層防黏劑，并投入氣基堅爐中； 在氣基堅爐中，涂覆防黏劑的氧化球團從上至下依次經過預熱段、中溫還原段、高溫還 原段、冷卻段后，從爐底排出金屬化球團； 將冷卻后的金屬化球團進行破碎、磨礦及磁選，得到金屬鐵粉； 其中，在中溫還原段底部通入還原氣1，氣基堅爐內中溫還原段的溫度為850?950°C; 在高溫還原段底部通入還原氣2,氣基堅爐內高溫還原段的溫度為1050-1150°C ; 還原氣1和還原氣2分別為CCHH2所占比例大于90v%的還原氣； 得到的金屬鐵粉中的鐵含量高于90wt %，鐵回收率大于86 %，磷含量低于0. 25wt %。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，原料的配加比例為：高磷鮞狀赤鐵礦粉 97_99wt %，白云石 0? 5 ?I. 5wt %，粘結劑 0? 5 ?I. 5wt %。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，高磷鮞狀赤鐵礦粉、白云石及粘結劑通過高壓輥 研磨，均達到325目以上粒度占60%以上。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，酸性氧化球團的抗壓強度大于 2300N。
5. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，酸性氧化球團的堿度為0. 15? 0? 30。
6. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，氧化焙燒溫度為1250?1320°C。
7. 根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，所述防黏劑為氧化鈣或氧化鎂。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，所述防黏劑的涂加比例為I. 0?3. Owt%。
【文檔編號】C21B13/14GK104212929SQ201410407653
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】吳道洪, 范志輝 申請人:北京神霧環境能源科技集團股份有限公司