一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于資源綜合利用領(lǐng)域，提供了一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，本方法使用固體廢棄物高爐灰作為還原劑，將高磷鮞狀赤鐵礦經(jīng)過直接還原焙燒，焙燒產(chǎn)品經(jīng)過兩段磨選即可得到直接還原鐵。在焙燒磁選過程中，既可以回收高磷鮞狀赤鐵礦中的鐵，還可以同時回收高爐灰中的鐵。本發(fā)明工藝方法簡單，充分利用了作為固體廢棄物的高爐灰，避免了使用成本較高的煤粉，也使得高爐灰中的鐵得到綜合回收利用；通過添加的脫磷劑和高爐灰的共同作用可以實現(xiàn)鮞狀赤鐵礦和高爐灰中的鐵綜合回收，同時降低直接還原鐵中磷的含量，最終可以獲得鐵品位大于91%，磷含量小于0.08%的直接還原鐵，包括高爐灰中鐵的總回收率大于85%。
【專利說明】一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于資源綜合利用領(lǐng)域，提供了一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法。
技術(shù)背景
[0002]中國因鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模增長迅速，需要大量進(jìn)口鐵礦石，而從國家戰(zhàn)略的角度看，我國鐵礦石的供應(yīng)不能長期依賴進(jìn)口。因此一些原來不能利用的鐵礦資源的可選性研究也都提到了日程，高磷鮞狀赤鐵礦就是其中之一。但是由于高磷鮞狀赤鐵礦鮞粒形態(tài)復(fù)雜，國內(nèi)外利用高磷鮞狀赤鐵礦主要集中在反浮選工藝、磁化焙燒工藝、酸浸和微生物浸出工藝，這些工藝都只能生產(chǎn)鐵品位在60%的鐵精礦，同時精礦中的磷含量偏高。例如，使用“分散一選擇性聚團脫泥一反浮選脫磷工藝流程”處理高磷鐵礦石雖降低了產(chǎn)品中磷含量，但是鐵富集有限(紀(jì)軍.高磷鐵礦石脫磷技術(shù)研究[J].礦冶，2003，12(2):33~37);對高磷鮞狀赤鐵礦采用磁化焙燒-弱磁選的方法，雖得到鐵品位為60.92%、磷含量0.225%的精礦，但是鐵的回收率僅在72%左右(李廣濤等，四川某高磷鮞狀赤褐鐵礦石選礦試驗研究[J].金屬礦山，2008，(4):43~47);在對貴州某鮞狀赤鐵礦石采用磁化焙燒一磁選-酸浸流程，雖然使得精礦磷含量降至0.065%,但是焙燒成本和酸浸成本都高，導(dǎo)致整個工藝成本過高，很難實現(xiàn)工業(yè)化(郭宇峰等，貴州某鮞狀赤鐵礦選礦試驗研究[J].金屬礦山，2009，(12):68~72);利用At.f菌和At.t菌的協(xié)同作用使得鄂西高磷鮞狀赤鐵礦脫磷率達(dá)到了 88.7%，但是鐵回收率偏低，且該工藝復(fù)雜(鮑光明等，鄂西高磷鮞狀赤鐵礦微生物脫磷研究[J].金屬礦山，2010，(3):40~42)。雖然國內(nèi)也有以直接還原焙燒-磁選工藝處理高磷鮞狀赤鐵礦，但是因未找到合適的脫磷添加劑，不是工藝復(fù)雜就是所用脫磷添加劑用量大而造成成本高，如“CN200910079152.4”，名稱為“一種用高磷鮞狀赤鐵礦直接生產(chǎn)海綿鐵的工藝方法”中所用脫磷劑碳酸鈉用量為20%，使成本增大。與此同時，工藝所用的還原劑煤粉與焦炭相比雖然價格相對低廉，但是隨著用量的增大也使得成本增加。
[0003]另一方面，在鋼鐵工業(yè)的高爐冶煉過程中產(chǎn)生大量含鐵的高爐灰尚未能完全有效利用。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國鋼鐵企業(yè)每年大約有一千萬噸以上高爐灰產(chǎn)出，除少部分作為建筑材料在道路工程、水泥行業(yè)中使用外，大部分被堆存，這種做法不但會占用大量土地，也造成環(huán)境污染；同時，也造成了資源的巨大浪費。
[0004]為了解決上述的問題，本發(fā)明以高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰為原料，采用添加脫磷劑直接還原焙燒-磁選的方法生產(chǎn)直接還原鐵，同時解決了鮞狀赤鐵礦和高爐灰的利用問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法。將難利用的聞憐麵狀赤鐵礦和固體廢棄物聞爐灰同時利用，綜合回收聞憐麵狀赤鐵礦和聞爐灰中的鐵，生產(chǎn)高質(zhì)量的直接還原鐵。達(dá)到簡化工藝流程、降低生產(chǎn)成本、節(jié)能降耗、綜合利用資源的目的。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，該方法是以高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰為原料，高爐灰同時為還原劑，同時添加脫磷劑對高磷鮞狀赤鐵礦進(jìn)行直接還原焙燒-磁選，生產(chǎn)直接還原鐵，使綜合回收利用鐵資源的目的得到實現(xiàn)。最終直接還原鐵的指標(biāo)是:鐵品位大于91%,憐含量小于0.08%,麵狀赤鐵礦和聞爐灰中鐵的總回收率大于85%，，產(chǎn)品可以直接作為煉鋼原料。
[0007]實施該方案的具體步驟和條件如下:第一步，將高磷鮞狀赤鐵礦破碎到粒度_2mm占100%，加入固體廢棄物高爐灰作為還原劑，同時加入脫磷劑，不同礦石的高爐灰和脫磷劑用量有所不同。高磷鮞狀赤鐵礦與高爐灰質(zhì)量之比為1: (0.25~0.35)，脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，高磷鮞狀赤鐵礦與脫磷劑的質(zhì)量比為1: (0.2~0.23)。將上述原料混合均勻后，在1150°C~1200°C的馬弗爐中焙燒50~80min，具體礦石的焙燒溫度和時間依據(jù)礦石性質(zhì)有所不同，需要通過試驗確定。
[0008]第二步，焙燒產(chǎn)品經(jīng)過冷卻后進(jìn)行破碎磨礦，磨礦分為兩個階段，初始磨礦質(zhì)量濃度為60%，第一段磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm占70%，第二段磨礦細(xì)度為-0.043mm占95%，兩段磨礦所得產(chǎn)品均在磁場強度為1.8~2.0kGs條件下磁選，獲得最終直接還原鐵。破碎和磨礦的目的是使焙燒產(chǎn)品中金屬鐵顆粒與脈石礦物單體解離，從而獲得具有合適磨礦細(xì)度的產(chǎn)品，該產(chǎn)品經(jīng)弱磁選可以得到鐵品位大于91%，磷含量小于0.08%，鮞狀赤鐵礦和高爐灰中鐵的總回收率大于85%的直接還原鐵。
[0009]本發(fā)明所述高爐灰既是還原劑又是鐵的來源之一，脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣，利用本發(fā)明的工藝方法，可以在從高磷鮞狀赤鐵礦中回收鐵的同時，也使固體廢棄物高爐灰得以有效利用，從而達(dá)到綜合回收利用鐵資源的目的。
[0010]與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點:①在直接還原焙燒-磁選工藝中提供了一種廉價的脫磷劑用于高磷鮞狀赤鐵礦的生產(chǎn)。采用本工藝提供的方法在有效降低成本的同時也可以得到鐵品位大于91%，磷含量小于0.08%的鐵產(chǎn)品對固體廢棄物高爐灰的有效利用，一方面變有害廢料為有價產(chǎn)品，避免了使用成本相對較高的煤粉，降低了生產(chǎn)成本；另一方面大大降低了鋼鐵冶煉對環(huán)境造成的污染和破壞，避免高爐灰粉塵對大氣的二次污染?、蹚穆剳z麵狀赤鐵礦和聞爐灰中綜合回收鐵的工藝方法的實現(xiàn)，提聞了資源綜合利用率，有利于建設(shè)資源節(jié)約型社會；④能夠?qū)崿F(xiàn)更高的經(jīng)濟價值。對高爐灰的高效利用不僅節(jié)約鐵礦資源和煤炭資源，擴大鐵資源來源，對提高企業(yè)效益、資源效益也會起到巨大作用。⑤本發(fā)明使得難利用的高磷鮞狀赤鐵礦石的開發(fā)和高爐灰中鐵綜合回收利用成為可能，這既極大提高資源利用率和創(chuàng)造巨大的環(huán)境效益，也會使讓我國鐵礦石的供應(yīng)長期依賴進(jìn)口的狀況有所改善，有利于國計民生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1所不為一種用聞憐麵狀赤鐵礦和聞爐灰生廣直接還原鐵的方法的工藝流程
【具體實施方式】
[0012]為更好對本發(fā)明進(jìn)行描述，現(xiàn)在結(jié)合附圖用實施例對本發(fā)明提供的方法作進(jìn)一步的詳盡描述。
[0013]實施例1
[0014]某高磷鮞狀赤鐵礦石含鐵43.72%，磷含量為0.79%，鮞狀赤鐵礦中赤鐵礦粒度極細(xì)，且常與鮞綠泥石和含磷礦物如膠磷礦相互包裹或共生，是難利用鐵礦石；固體廢物高爐灰含鐵24%，鐵氧化物主要以赤鐵礦為主。綜合回收高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰中的鐵的條件為:高磷鮞狀赤鐵礦與高爐灰的質(zhì)量比為1:0.3，與脫磷劑的質(zhì)量比為1:0.215，所用脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，比例為1:0.075 ;將高磷鮞狀赤鐵礦石與上述物料按照比例混合均勻后，放置于馬弗爐11501:下還原被燒601^11 ;冷卻，在初始磨礦質(zhì)量濃度為60%，第一段磨礦產(chǎn)品細(xì)度70%為-0.074mm，第二段磨礦細(xì)度是-0.043mm為95%，兩段磨礦所得產(chǎn)品均在磁場強度為1.8kGs條件下磁選，可以得到鐵品位91.56%，磷含量0.075%，鐵的總回收率為86.32%的直接還原鐵。
[0015]實施例2
[0016]某高磷赤鐵礦石含鐵46.36%，磷含量1.28%，固體廢物高爐灰含鐵20%，鐵氧化物主要以赤鐵礦為主。回收該聞憐赤鐵礦石的還原倍燒條件為:聞憐麵狀赤鐵礦與聞爐灰的質(zhì)量比為1:0.35，與脫磷劑的質(zhì)量比為1:0.23，所用脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，比例為1:0.125 ;將高磷鮞狀赤鐵礦石與上述物料按照比例混合均勻后，放置于馬弗爐1200°C下還原焙燒SOmin ;冷卻，在初始磨礦質(zhì)量濃度為60%，第一段磨礦產(chǎn)品細(xì)度65%為-0.074mm,第二段磨礦細(xì)度是_0.043mm為90%，兩段磨礦所得產(chǎn)品均在磁場強度為2.0kGs條件下磁選，可以獲得鐵品位92.85%，磷含量0.069%，鐵的總回收率為85.69%的直接還原鐵。
[0017]實施例3
[0018]某高磷鮞狀赤鐵礦石含鐵52.79%，磷含量0.12%，磷主要存于氟磷灰石中，固體廢物高爐灰含鐵30%，鐵氧化物主要以赤鐵礦為主?；厥赵摳吡柞b狀赤鐵礦石的還原焙燒條件為:高磷鮞狀赤鐵礦與高爐灰的質(zhì)量比為1:0.25，與脫磷劑的質(zhì)量比為1:0.2，所用脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，比例為1:0.065 ;將高磷鮞狀赤鐵礦石與上述物料按照比例混合均勻后，放置于馬弗爐1200°C下還焙燒70min ;冷卻后磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為60%，第一段磨礦產(chǎn)品細(xì)度68%為-0.074mm,第二段磨礦細(xì)度是_0.043mm為85%，兩段磨礦所得產(chǎn)品均在磁場強度為1.9kGs條件下磁選，可以獲得鐵品位92.53%，磷含量0.078%，鐵綜合回收率為89.83%的直接還原鐵。
[0019]本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上實施例的變化、變形都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:以高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰為原料，高爐灰同時為還原劑，經(jīng)混勻后進(jìn)行直接還原焙燒，所得產(chǎn)物經(jīng)過濕式磨礦磁選可獲得直接還原鐵，具體包括以下步驟: 首先，將高磷鮞狀赤鐵礦石破碎到粒度-2_占100%，加入高爐灰和脫磷劑，混合均勻后備用；其中，高磷鮞狀赤鐵礦與高爐灰質(zhì)量之比為1: (0.25~0.35)，脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，高磷鮞狀赤鐵礦與脫磷劑的質(zhì)量比為1: (0.2~0.23); 然后，將混勻后的物料放入坩堝中，在溫度為1150°C~1200°C的馬弗爐中焙燒50~80min ； 最后，將冷卻后的焙燒產(chǎn)品破碎后磨礦，磨礦質(zhì)量濃度為60%，得到磨礦細(xì)度-0.074mm占95%的礦漿；將磨礦產(chǎn)品在磁場強度為1.8~2.0kGs條件下磁選，最終得到直接還原鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:所述還原劑為固體廢棄物高爐灰，其鐵品位為20%~30%，碳含量為25%-35%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:所用原料高磷鮞狀赤鐵礦中鐵品位為43%~53%，磷含量為0.1%~1.3%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:所述的脫磷劑為碳酸鈣和氟化鈣的混合物，二者質(zhì)量比為1:(0~0.125)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:直接還原鐵是在兩段磨礦-磁選過程后獲得，其中第一段磨礦細(xì)度為-0.074mm占65%~70%，第二段磨 礦細(xì)度為-0.043mm占85%~95%，兩段磁選磁場強度均為1.8~2.0kGs0
6.如權(quán)利要求1所述的一種用高磷鮞狀赤鐵礦和高爐灰生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于:最終所得直接還原鐵中鐵品位大于91%，憐含量小于0.08%，麵狀赤鐵礦和1?爐灰中鐵的總回收率大于85%。
【文檔編號】C21B13/00GK103789477SQ201410067123
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】孫體昌, 曹允業(yè), 徐承焱, 于春曉, 余文, 寇玨 申請人:北京科技大學(xué)