一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法
【專利摘要】一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，屬于礦物資源利用領(lǐng)域。其步驟如下：（1）海濱鈦磁鐵礦為原料，加入煤泥和組合添加劑，混合均勻；（2）將配好的混合物料置于坩堝中，并加蓋；（3）坩堝置于馬弗爐中，進(jìn)行直接還原焙燒；（4）焙燒礦自然冷卻后破碎至一定粒度；（5）破碎后的焙燒礦進(jìn)行磨礦、弱磁選，所得磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。本發(fā)明所用原料主要為海濱鈦磁鐵礦，采用煤泥做還原劑，CaO和NaF做組合添加劑，通過煤泥與組合添加劑的共同作用，來降低直接還原鐵中鈦的含量，最終得到產(chǎn)品中鐵品位在90%～95%，二氧化鈦含量低于0.5%。
【專利說明】一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物資源利用領(lǐng)域，提供了一種采用組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)業(yè)對(duì)鐵礦石的需求迅速增長(zhǎng)，而我國(guó)鐵礦石資源儲(chǔ)量不足，已查明的鐵礦石儲(chǔ)量為576.71億t，其中可開采、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鐵礦資源僅有120多億t。目前，我國(guó)鐵礦石大量進(jìn)口，而進(jìn)口鐵礦石價(jià)格昂貴，因此，國(guó)內(nèi)許多公司到國(guó)外特別是第三世界國(guó)家開發(fā)鐵礦資源，像印度尼西亞等國(guó)擁有的大量海濱砂礦則是目前開發(fā)的主要目標(biāo)之一。
[0003]海濱砂礦是指在海濱地帶由河流、波浪、潮汐、潮流和海流作用，使砂質(zhì)沉積物中的重礦物碎屑富集而形成的礦床；海濱砂礦主要的有用礦物有鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、磁鐵礦和鋯石等；海濱砂礦最主要的特點(diǎn)是粒度細(xì)、品位高、分布廣，海濱砂礦中的鈦磁鐵礦在印度尼西亞、日本、菲律賓、澳大利亞等地沿海均有分布。海濱鈦磁鐵礦中鐵的品位高，也易于開采，但其中鈦含量很高，這對(duì)于得到優(yōu)質(zhì)鐵精礦是不利的。目前除新西蘭北海岸的含釩鈦海濱砂礦通過重選獲得含釩鈦的鐵精礦后，采用回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原一電爐法使海濱鈦磁鐵礦得到小規(guī)模利用外，其他類似資源尚未得到成功利用。在已公開的專利中，大多提供的是對(duì)海濱砂礦進(jìn)行選別的設(shè)備或工藝方法，并沒有提到選別的最終產(chǎn)品中降低鈦含量的問題，而CN201310105123.7中提出了一種通過煤基直接還原焙燒分離海濱鈦磁鐵礦中鐵和鈦的方法，其以煤為還原劑，添加劑為碳酸鈉和硼酸鈉，并且需要使用膨潤(rùn)土為粘結(jié)劑，壓球后進(jìn)行直接還原焙燒，整個(gè)工藝過程中使用優(yōu)質(zhì)煤粉的成本較高，且添加劑種類多、工藝流程較為復(fù)雜。
[0004]隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，在礦物選別過程中，希望用更少的添加劑，更為精簡(jiǎn)的工藝來達(dá)到最為優(yōu)化的技術(shù)指標(biāo)。本發(fā)明的目的是，采用煤泥與組合添加劑來降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的含量，該方法還原劑價(jià)格低廉，添加劑僅為兩種的組合，且用量少，最終得到的直接還原鐵質(zhì)優(yōu)，符合冶煉的標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)工藝過程也比較簡(jiǎn)單，因而其經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有處理方法不能很好降低鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的含量以及降鈦過程中添加劑種類多、用量大、工藝流程復(fù)雜等問題，提出了一種采用煤泥與組合添加劑來降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦含量的方法。對(duì)于海濱鈦磁鐵礦的開采利用具有較高的參考價(jià)值。
[0006]一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，主要包括以下步驟:
[0007](1)以粒度為-2mm的海濱鈦磁鐵礦為原料，加入還原劑煤泥和組合添加劑CaO、NaF，混合均勻；其中，還原劑煤泥的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的15%~25%，組合添加劑中CaO的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的4%~12%，NaF的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的1%~3% ；
[0008](2)將步驟(1)中混合均勻的物料置于石墨坩堝中，并給坩堝加蓋，以保證還原焙燒過程中的還原性氣氛；
[0009](3)將步驟(2)中的石墨坩堝在室溫或升到指定溫度時(shí)放入馬弗爐，在1100°C~1180°C的溫度下焙燒40~60min (焙燒溫度根據(jù)原礦性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整)，取出坩堝，自然冷卻
至室溫；
[0010](4)將坩堝中的焙燒產(chǎn)品取出，破碎至-1mm，放入棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為67%，磨礦產(chǎn)品粒度為-0.074mm占90%以上；
[0011](5)磨礦產(chǎn)品通過弱磁選進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度為90~130kA/m，得到的磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。[0012]利用上述方法，最終可以使直接還原鐵中二氧化鈦的含量降到0.5%以下，并且保持廣品中鐵的品位和回收率均在90%以上。
[0013]與現(xiàn)有工藝方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014](1)常規(guī)選礦方法不能夠很好的降低鈦磁鐵礦選別產(chǎn)品中鈦的含量，本發(fā)明通過直接還原焙燒磁選的工藝使產(chǎn)品中二氧化鈦品位降到了 0.5%以下，獲得了優(yōu)質(zhì)鐵產(chǎn)品；
[0015](2)本發(fā)明采用煤泥作還原劑，來代替以往的優(yōu)質(zhì)煤粉和焦炭，不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，而且對(duì)于煤泥的利用也提供了一個(gè)新的途徑；
[0016](3)本發(fā)明僅采用CaO和NaF作為組合添加劑，相較以往方法，藥劑種類、用量減少，且組合添加劑的來源較為廣泛，污染物排放量也較少，降低了經(jīng)濟(jì)成本；
[0017](4)本發(fā)明采用粉礦直接進(jìn)行還原焙燒，無(wú)需壓球，工藝流程簡(jiǎn)單，而且也可采用海濱鈦磁鐵礦原礦直接進(jìn)行還原焙燒，無(wú)需其他處理，更為符合生產(chǎn)上的需要；
[0018](5)本發(fā)明中，配好的粉礦可以在室溫時(shí)放入馬弗爐，隨爐升溫，進(jìn)行直接還原焙燒；也可在馬弗爐溫度升高至一定溫度時(shí)放入，操作比較靈活，適合工業(yè)生產(chǎn)的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明采用組合添加劑來降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法的工藝流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021 ] (1)以某海濱鈦磁鐵礦為原料，其中鐵品位54.39%，二氧化鈦品位9.87%，加入25%的煤泥和8%的CaO、2%的NaF，混合均勻；
[0022](2)將步驟(1)中混合均勻的粉礦置于石墨坩堝中，并給坩堝加蓋，以保證還原焙燒過程中的還原性氣氛；
[0023](3)將步驟(2)中的石墨坩堝在室溫時(shí)放入馬弗爐，隨爐升溫，在1100°C的溫度下焙燒60min，取出坩堝，自然冷卻至室溫；
[0024](4)將坩堝中的焙燒產(chǎn)品取出，破碎至-1mm，放入棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為67%，磨礦產(chǎn)品粒度為-0.074mm占95% ；[0025](5)磨礦產(chǎn)品通過弱磁選進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100kA/m，得到的磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。
[0026]其中，最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量降到0.42%，鐵品位為92.68%，鐵回收率為
90.38%。
[0027]實(shí)施例2
[0028](1)以某海濱鈦磁鐵礦為原料，其中鐵品位50.85%，二氧化鈦品位13.33%，加入20%的煤泥和4%的CaO、1%的NaF，混合均勻；
[0029](2)將步驟(1)中混合均勻的粉礦置于石墨坩堝中，并給坩堝加蓋，以保證還原焙燒過程中的還原性氣氛；
[0030](3)將步驟(2)中的石墨坩堝在馬弗爐溫度達(dá)到1150°C時(shí)放入馬弗爐中，在1150°C的溫度下焙燒50min，取出坩堝，自然冷卻至室溫；
[0031](4)將坩堝中的焙燒產(chǎn)品取出，破碎至-1mm，放入棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為67%，磨礦產(chǎn)品粒度為-0.074mm占90% ；
[0032](5)磨礦產(chǎn)品通過弱磁選進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度為90kA/m，得到的磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。
[0033]其中，最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量降到0.46%，鐵品位為90.14%，鐵回收率為
91.08%。
[0034]實(shí)施例3
[0035](1)以某海濱鈦磁鐵礦為原料，其中鐵品位47.25%，二氧化鈦品位18.84%，加入18%的煤泥和6%的CaO、1.5%的NaF,混合均勻；
[0036](2)將步驟(1)中混合均勻的粉礦置于石墨坩堝中，并給坩堝加蓋，以保證還原焙燒過程中的還原性氣氛；
[0037](3)將步驟(2)中的石墨坩堝在室溫時(shí)放入馬弗爐，隨爐升溫，在1180°C的溫度下焙燒45min，取出坩堝，自然冷卻至室溫；
[0038](4)將坩堝中的焙燒產(chǎn)品取出，破碎至-1mm，放入棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為67%，磨礦產(chǎn)品粒度為-0.074mm占98% ；
[0039](5)磨礦產(chǎn)品通過弱磁選進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度為120kA/m，得到的磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。
[0040]其中，最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量降到0.47%，鐵品位為90.33%，鐵回收率為93.27%。
【權(quán)利要求】
1.一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，其特征在于:主要步驟如下:(1)以海濱鈦磁鐵礦為原料，加入還原劑、組合添加劑，混合均勻；其中，煤泥為還原劑，煤泥的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的15%~25%，組合添加劑為CaO和NaF，CaO的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的4%~12%，NaF的添加比例為相對(duì)海濱鈦磁鐵礦質(zhì)量的1%~3% ；(2)將混合均勻的物料置于坩堝中，并給坩堝加蓋，保證焙燒過程中的還原性氣氛；(3)將坩堝置于馬弗爐中，在1100°C~1180°C的溫度下焙燒40~60min，取出坩堝，自然冷卻至室溫；(4)將坩堝中的焙燒產(chǎn)品取出，破碎至-1mm，放入棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為67%,磨礦產(chǎn)品粒度為-0.074mm占90%~98% ；(5)磨礦產(chǎn)品通過弱磁選進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度為90~130kA/m，得到的磁性產(chǎn)品即為直接還原鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，其特征在于:所述海濱鈦磁鐵礦中全鐵品位為45%~55%，二氧化鈦品位為10%~25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，其特征在于:所述組合添加劑為CaO和NaF組合，二者質(zhì)量比為:4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，其特征在于:所述直接還原鐵中二氧化鈦含量小于0.5%，全鐵品位為90%~95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合添加劑降低海濱鈦磁鐵礦直接還原鐵中鈦的方法，其特征在于:裝有粉礦的坩堝在室溫或升到指定溫度時(shí)放入馬弗爐。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK103643033SQ201310655494
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】孫體昌, 張建華, 于春曉, 高恩霞, 徐承焱 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué), 江蘇榮鑫偉業(yè)新材料有限公司, 淮南寶鑫新材料有限公司