專利名稱：一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，對鐵礦石的需求量持續(xù)增長，優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源供應(yīng)日趨緊張，進(jìn)口鐵礦石價格不斷攀升，鐵礦資源短缺問題已經(jīng)成為制約我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。與此同時，我國仍有大量鐵礦資源因其有害雜質(zhì)含量高、嵌布粒度細(xì)、主伴生礦物共生關(guān)系復(fù)雜等原因，難選、難冶，未能得到有效利用。比如，在我國鄂、湘、桂、黔等地發(fā)現(xiàn)的、資源儲量超過100億噸的鮞狀赤鐵礦，因其鐵品位低(鐵品位約為309Γ459Ο而磷含量高(O. 49Γ1. 1%)，且礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，選冶效果差，是世界選礦界公認(rèn)的難選冶鐵礦石，迄今未獲開發(fā)利用；又如，約占我國60%左右硼資源的硼鐵礦(含B2O3約7%，TFe約30%)，也同樣 因其共/伴生礦物多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，用常規(guī)的選礦方法分離困難，尚未形成工業(yè)規(guī)模的開發(fā)利用。當(dāng)前，依據(jù)鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦的獨有原料特性，針對性地開展了一些研究工作，開發(fā)出了一些能較好適應(yīng)于鮞狀赤鐵礦或硼鐵礦的選、冶方法硼鐵礦的加工利用關(guān)鍵在于鐵、硼的分離，處理工藝主要有濕法分離、火法冶煉兩類工藝。濕法分離方法是將硼鐵礦直接用酸/堿處理獲得硼酸或硼砂，浸出渣再經(jīng)磁選獲得鐵精礦，使硼鐵分離。雖然該工藝可以實現(xiàn)資源的綜合利用，但是處理需要的酸/堿量消耗高(O. 45噸/I噸原礦)，生產(chǎn)成本高，同時還帶來酸腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境等問題?；鸱ǚ蛛x工藝主要是針對高爐法，硼鐵礦先經(jīng)選礦拋除原礦中的部分Si02、Al2O3，再通過燒結(jié)造塊后入高爐冶煉，產(chǎn)品為含硼生鐵和富硼渣。該工藝的優(yōu)點是工藝流程短、設(shè)備簡單，但工業(yè)試驗研究表明，高爐冶煉硼鐵礦生產(chǎn)含硼約I. 0%的含硼生鐵時，高爐產(chǎn)能下降、焦比升高(約1150kg/t)、高爐爐襯侵蝕嚴(yán)重、產(chǎn)品含硫高，更重要的是富硼渣的B2O3活性低，不能滿足碳堿法硼砂生產(chǎn)的要求，若通過緩冷以提高B2O3活性則在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都不可行，因而至今未能實現(xiàn)長期穩(wěn)定工業(yè)化生產(chǎn)。鮞狀赤鐵礦利用的關(guān)鍵在于鐵磷分離，鮞狀赤鐵礦提鐵降磷的方法主要有物理分選法、浮選法、化學(xué)浸出法、磁化焙燒-磁選法、金屬化焙燒-磁選法以及由上述方法組合構(gòu)成的聯(lián)合工藝。物理選礦法和浮選法處理工藝普遍存在著脫磷效果差、精礦鐵品位低、鐵回收率低等問題。如“鄂西難選鐵礦的選礦與藥劑研究新進(jìn)展”針對鄂西鮞狀赤鐵礦的特點研制了 RD-31捕收劑和DA-18選擇性絮凝劑，并開發(fā)了相應(yīng)的絮凝浮選工藝，對含鐵42. 05%、含磷O. 98%的鐵礦采用磁選-選擇性聚團(tuán)脫泥-反浮選工藝進(jìn)行分選處理，獲得鐵精礦鐵品位僅56. 29%，磷含量仍高達(dá)O. 109%,鐵的回收率僅為59. 21%。采用磁化焙燒-磁選處理鮞狀赤鐵礦，效果也不理想，獲得的精礦鐵品位一般在60%以下，鐵的回收率一般在85%以下，而且精礦磷含量依然很高。如“某鮞狀赤鐵礦磁化焙燒-磁選試驗研究”采用流態(tài)化磁化焙燒-磁選方法處理鄂西某鮞狀赤鐵礦時，磁選精礦中鐵品位為54°/Γ57%、鐵回收率為74% 83%。采用深度還原的方法(如直接還原法、粒鐵法等)對高磷鮞狀赤鐵礦進(jìn)行金屬化焙燒，然后再磨礦、磁選將金屬鐵顆粒與富含磷的脈石或渣相分離，是顯著提高鐵品位和回收率的有效途徑。如“高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中鐵顆粒長大特性研究”在還原溫度115(Tl300°C下，可獲得鐵品位大于85%、磷量含O. 2°/Γθ. 5%的還原鐵粉，鐵的回收率大于90%、脫磷率大于85% ;“一種鮞狀赤鐵礦脫磷提鐵的生產(chǎn)方法”(申請?zhí)?00610019950. 4)中公開了添加20%的消石灰造塊、干燥后，于110(Γ1450 還原焙燒l(T30min，再經(jīng)過球磨、磁選將鐵磷分離，精礦鐵品位達(dá)到809Γ97%，但磷含量仍大于O. 25%，脫磷效果不佳。顯然，上述深度還原的方法雖能有效提高磁性產(chǎn)品鐵品位，但還原溫度高(130(Tl45(rC)，導(dǎo)致能耗大、操作困難，同時脫磷效果不理想，鐵精礦中磷含量仍無法滿足鋼鐵冶煉的要求。為有效降低還原溫度、改善脫磷效果，“一種由高磷鮞狀赤鐵礦制備煉鋼爐料的方法”(申請?zhí)?00910308267.6)公開了復(fù)合鈉鹽添加劑強(qiáng)化還原、脫磷的技術(shù)，通過配加一定量的硫酸鈉、碳酸鈉和硼砂，在105(Γ1100 下還原I. 5tT2h，磨礦、磁選可得鐵品位大于92%、磷含量低于O. 08%的直接還原金屬鐵粉。但是，由于復(fù)合鈉鹽添加劑的熔點 低，易致物料熔融與反應(yīng)器黏連，對還原過程的順行產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝方法簡單，操作方便，可顯著提高鮞狀赤鐵礦的鐵、磷分離效果，實現(xiàn)劣質(zhì)硼鐵礦的工業(yè)化增值加工利用的鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。本發(fā)明一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，包括下述步驟第一步硼鐵礦改性將硼鐵礦磨細(xì)至-O. 074mm質(zhì)量比占40%，然后，與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團(tuán)塊，將所述硼鐵礦團(tuán)塊低溫還原焙燒后，得到鈉鹽改性硼鐵礦；所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質(zhì)量的百分比為硫酸鈉159Γ40%，碳酸鈉109Γ35% ；第二步改性硼鐵礦與鮞狀赤鐵礦混合還原將第一步所得鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至-O. 074mm質(zhì)量百分比占70%以上后，添加至鮞狀赤鐵礦中混勻、造塊、烘干，然后以非焦煤為還原劑進(jìn)行高溫還原焙燒，還原產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨礦后，采用濕式弱磁選方法分選，獲得鐵粉及含硼、磷尾礦；所述鈉鹽改性硼鐵礦的添加量占鮞狀赤鐵礦質(zhì)量百分比為20°/Γ40%。本發(fā)明一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法中，所述低溫還原焙燒溫度為90(T950°C，時間為 20 30min。本發(fā)明一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法中，所述高溫還原焙燒溫度為IOOO0C 1100°C，時間為45 75min，還原產(chǎn)物磨礦至-O. 074mm質(zhì)量含量占80%以上。本發(fā)明由于采用上述工藝方法，通過鈉鹽改性硼鐵礦，利用硼鐵礦與Na2SO4或Na2CO3進(jìn)行低溫鈉化還原時，硼鐵礦中的磁鐵礦部分被還原成金屬鐵，經(jīng)細(xì)磨處理后，這部分微細(xì)金屬鐵顆粒作為晶種引入鮞狀赤鐵礦的直接還原焙燒，為鮞狀赤鐵礦中金屬鐵晶粒提供了生長位點，降低了鐵晶粒的形核勢壘，促進(jìn)鐵晶粒長大。硼鐵礦中的硼組分在低溫鈉化還原預(yù)處理過程中，與鈉鹽反應(yīng)生成新相硼酸鈉鹽，由于離子半徑較小的堿金屬離子和硼離子的存在，直接還原過程中不僅可以造成鐵氧化物的晶格畸變，催化鐵氧化物的還原，而且還可與鮞狀赤鐵礦原礦中的含磷、鎂、硅、鋁等脈石礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞鮞狀赤鐵礦石原有的致密、共生結(jié)構(gòu)，為金屬鐵與脈石礦物的分離創(chuàng)造有利的礦物學(xué)條件；可顯著降低還原溫度，縮短還原時間，節(jié)省能源消耗，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)金屬鐵與脈石礦物的高效分離；采用濕式弱磁選方法分選，所得磁性產(chǎn)品為鐵品位大于92%、磷含量低于O. 09%的直接還原金屬鐵粉，非磁性物為含Β20329Γ5%的富硼渣，鐵的磁選回收率大于85%、磷脫除率90%以上。直接還原鐵粉可作為電爐煉鋼用的優(yōu)質(zhì)爐料；富硼渣經(jīng)進(jìn)一步處理可回收硼、磷等有價成分。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于硼鐵礦經(jīng)鈉鹽改性后，其磁鐵礦部分被還原成金屬鐵，為鮞狀赤鐵礦中金屬鐵晶粒提供了生長位點；硼組分與鈉鹽反應(yīng)生成新相硼酸鈉鹽，在鮞狀赤鐵礦的高溫直接還原焙燒過程中，催化鐵氧化物的還原，促進(jìn)金屬鐵與脈石礦物的分離。實現(xiàn)劣質(zhì)硼鐵礦的工業(yè)化增值加工高效利用，提高鮞狀赤鐵礦冶煉時鐵的回收率及磷的脫除率。具有所需原料來源廣、制備工藝簡單、環(huán)境友好；避免了因直接使用未經(jīng)處理的鈉鹽時所產(chǎn)生的物料熔融黏連現(xiàn)象，為硼鐵礦工業(yè)化應(yīng)用提供了技術(shù)支持；同時，可顯著降低鮞狀赤鐵礦還原溫度、縮短還原時間、節(jié)省能源消耗、降低生產(chǎn)成本，能綜合利用高磷鮞狀赤鐵礦和低品位硼鐵礦，具有流程短、工藝簡單的特點，適于工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式本發(fā)明實施例使用的鮞狀赤鐵礦及低品位硼鐵礦的主要化學(xué)成分如表I、表2所示；將硼鐵礦單獨破碎、磨礦至-O. 074mm質(zhì)量百分含量占40%，鮞狀赤鐵礦單獨破碎、磨礦至-O. 074mm質(zhì)量百分含量占80%。表I.鮞狀赤鐵礦的主要化學(xué)成分/%
權(quán)利要求
1.一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，包括下述步驟 第一步硼鐵礦改性 將硼鐵礦磨細(xì)至-0. 074mm質(zhì)量比占40%，然后與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團(tuán)塊，將所述硼鐵礦團(tuán)塊低溫還原焙燒后，得到鈉鹽改性硼鐵礦；所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質(zhì)量的百分比為硫酸鈉159^40%、碳酸鈉109^35% ； 第二步改性硼鐵礦與鮞狀赤鐵礦混合還原 將第一步所得鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至-0. 074mm質(zhì)量百分比占70%以上后，添加至鮞狀赤鐵礦中混勻、造塊、烘干，然后以非焦煤為還原劑進(jìn)行高溫還原焙燒，還原產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨礦后，采用濕式弱磁選方法分選，獲得鐵粉及含硼、磷尾礦；所述鈉鹽改性硼鐵礦的添加量占鮞狀赤鐵礦質(zhì)量百分比為10% 40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，其特征在于所述低溫還原焙燒溫度為90(T950°C、時間為2(T30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，其特征在于所述高溫還原焙燒溫度為100(ri050°C，時間為45 75min，還原產(chǎn)物磨礦至-0. 074mm質(zhì)量含量占80%以上。
全文摘要
一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。本發(fā)明首先將硼鐵礦作鈉鹽還原改性處理，改性硼鐵礦經(jīng)細(xì)磨后以一定的質(zhì)量配比與鮞狀赤鐵礦充分混勻、造塊，團(tuán)塊干燥后在一定溫度下以非焦煤為還原劑進(jìn)行還原焙燒，還原產(chǎn)物再經(jīng)破碎、磨礦后，采用濕式弱磁選方法分選，最高可獲得鐵品位大于92%、磷含量低于0.09%的金屬鐵粉，磁選鐵回收率大于93%、磷脫除率大于92%。改性硼鐵礦在還原過程中能顯著降低還原溫度，促進(jìn)鐵晶粒的長大，實現(xiàn)鐵、磷的高效分離。該發(fā)明既能夠綜合利用硼鐵礦資源，同時又實現(xiàn)基于直接還原法的高磷鮞狀赤鐵礦的鐵、磷高效分離，而且避免了在高溫還原過程中直接使用硫酸鈉或碳酸鈉時導(dǎo)致的熔融現(xiàn)象，有利于工業(yè)生產(chǎn)實施；具有脫磷效果佳、成品質(zhì)量好等優(yōu)點。
文檔編號C22B1/02GK102703683SQ201210191938
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者劉明霞, 姜濤, 張元波, 張樹輝, 曾精華, 朱忠平, 李光輝, 李騫, 楊永斌, 梁斌珺, 游志雄, 羅駿, 范曉慧, 郭宇峰, 陳許玲, 雷婷, 饒明軍, 黃柱成 申請人:中南大學(xué)