本發(fā)明涉及一種濕法冶金赤鐵礦渣制備還原鐵粉的方法，屬于材料化工。

背景技術(shù)：

1、鋅、鎳等濕法冶金溶液赤鐵礦法除鐵是濕法冶金除鐵的先進技術(shù)，其原理是將含有硫酸亞鐵的硫酸鋅、硫酸鎳溶液在高溫、高壓條件下，將亞鐵離子氧化水解結(jié)晶沉淀得到fe2o3，該赤鐵礦法除鐵產(chǎn)出的除鐵產(chǎn)物稱為赤鐵礦渣。由于產(chǎn)出的亞鐵離子氧化水解結(jié)晶沉淀過程中受到溶液中共存硫酸鋅、硫酸鎳等多種硫酸鹽的影響，產(chǎn)出的赤鐵礦渣中除三氧化二鐵以外，還含有一定的雜質(zhì)組分。典型的赤鐵礦渣成分為fe2o3?70%~90%，znso4?1%~6%，niso4?0.2~2.5%，caso4?0.5%~5%,?s?3%~8%，mn0.2%~1%，p≤0.5%，其余主要為結(jié)晶水。

2、目前品質(zhì)較高的赤鐵礦渣可以作為水泥、陶瓷、煉鐵的原材料使用，但是由于工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出的赤鐵礦渣中含有較多的雜質(zhì)組分，鐵含量低，赤鐵礦渣難以高值化利用。因此，如何高效的脫除赤鐵礦渣中的雜質(zhì)組分，如何提高赤鐵礦渣中的鐵品位，將赤鐵礦渣制備為價值更高的產(chǎn)品，實現(xiàn)鐵資源化利用，是濕法冶煉行業(yè)面臨的共性技術(shù)難題。在現(xiàn)有技術(shù)中，如專利申請cn109607622a中就介紹了一種利用濕法煉鋅赤鐵礦法除鐵渣制備鐵紅產(chǎn)品的方法；包括如下步驟：

3、步驟1、用去離子水洗滌濕法煉鋅赤鐵礦法除鐵渣，用于脫除濕法煉鋅赤鐵礦法除鐵渣中可溶解性的硫酸鹽和其它鹽類物質(zhì)；

4、步驟2、將經(jīng)步驟1洗滌后的濕法煉鋅赤鐵礦法除鐵渣置于硫酸溶液中，進行酸性溶液高溫水熱除雜?,用于除去黃鉀鐵礬、黃鈉鐵釩以及鋅、鐵等的堿式硫酸鹽等雜質(zhì)，同時將鐵釩分解出的鐵離子在高溫高壓環(huán)境下轉(zhuǎn)化成為三氧化二鐵；

5、步驟3、將經(jīng)步驟2酸性溶液高溫水熱除雜后的濕法煉鋅赤鐵礦法除鐵渣進行中性溶液高溫水熱除雜，得到鐵紅產(chǎn)品。該技術(shù)采用高溫高壓酸性浸出除雜以及中性高溫水熱除雜，得到了三氧化二鐵含量為95.8~96.7wt%、fe67.3~68.1wt%的鐵紅產(chǎn)品。

6、因為目前已經(jīng)公開的技術(shù)中，赤鐵礦除雜的方法一般有：浮選法（包括正、反浮選）、磁選法、重選法、焙燒選礦法以及cn109607622a中介紹的技術(shù)；但現(xiàn)有涉及到的技術(shù)，要么成本極高，要么除雜效果還有很大的進步空間，而且現(xiàn)有技術(shù)中鮮有以濕法冶金赤鐵礦渣為原料來制備鐵含量高且粒徑分布窄的還原鐵粉的相關(guān)記載。

7、本發(fā)明處理的對象鋅、鎳等有色金屬濕法冶金除鐵過程產(chǎn)出的赤鐵礦渣中含有硫酸鋅、硫酸鎳、硫酸鈣、硫酸錳、與三氧化二鐵中的氧呈結(jié)合態(tài)的硫酸根、結(jié)晶水等多種雜質(zhì)，且雜質(zhì)組分以夾雜、包裹、絡(luò)合、吸附等多種形成存在于赤鐵礦渣中，采用現(xiàn)有的浮選法、磁選法、重選法、焙燒選礦法以及cn109607622a中公開的方法都難以低成本-高效率脫除這些雜質(zhì)組分并制備出粒徑分布窄的還原鐵粉，導(dǎo)致濕法冶金除鐵產(chǎn)出的赤鐵礦渣難以高值化利用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對濕法冶金赤鐵礦渣雜質(zhì)組分多、雜質(zhì)組分賦存形態(tài)復(fù)雜、現(xiàn)有方法難以有效除雜及赤鐵礦渣難以高值化利用的不足，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步研究攻克關(guān)鍵技術(shù)，得到了雜質(zhì)組元分離徹底、鐵含量高、產(chǎn)品質(zhì)量好的制備還原鐵粉的方案，并基于此，形成了本發(fā)明。本發(fā)明一種濕法冶金赤鐵礦渣制備還原鐵粉的方法，其包括：將濕法冶金赤鐵礦渣粉碎后與碳質(zhì)還原劑和活化劑混合均勻，在高溫下進行脫氧除雜反應(yīng)，將赤鐵礦渣中的鋅、硫、氧等組分高效分離。除雜產(chǎn)物細磨后再磁選除雜，脫除氧化鈣、碳、錳、磷等雜質(zhì)；將得到的磁性產(chǎn)物采用氫氣在高溫下進行深度除雜，脫除參與的鋅、硫、氧、碳等雜質(zhì)，反應(yīng)結(jié)束后采用氮氣保護快速冷卻降溫，獲得還原鐵粉。

2、本發(fā)明提供一種濕法冶金赤鐵礦渣制備還原鐵粉的方法，其具體操作過程包括：將濕法冶金赤鐵礦渣粉碎后與碳質(zhì)還原劑和活化劑混合均勻，再高溫下進行脫氧除雜反應(yīng)。除雜產(chǎn)物細磨后磁選，將得到的磁性產(chǎn)物采用氫氣在高溫下深度除雜，反應(yīng)結(jié)束后采用氮氣保護快速冷卻降溫，獲得還原鐵粉。具體步驟如下：

3、（1）高溫脫氧除雜：將粉碎后的赤鐵礦渣與碳質(zhì)還原劑、活化劑混合均勻，在800~1300℃、碳/鐵質(zhì)量比為0.6~1.2、反應(yīng)時間為30min~210min的條件下進行高溫脫氧除雜；活化劑為鈣的氧化物和/或鈣的強氧化物，活化劑的添加量為赤鐵礦渣重量的1~5%；

4、（2）細磨與磁選：步驟（1）產(chǎn)出的除雜產(chǎn)物細磨至粒度≤74μm，再進行磁選分離，得到磁性產(chǎn)物。

5、（3）深度除雜：對步驟（2）的磁性產(chǎn)物，采用氫氣在700~1050℃下進行深度除雜，反應(yīng)結(jié)束后采用氮氣保護快速冷卻降溫，獲得還原鐵粉。快速冷卻的冷卻速度為5-10℃/min。

6、優(yōu)化的，所述濕法冶金赤鐵礦渣包括鋅、鎳等有色金屬濕法冶金溶液采用赤鐵礦法除鐵產(chǎn)出的赤鐵礦渣。其主要化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計包括：fe2o3?70%~90%，znso4?1%~6%，niso4?0.2~2.5%，caso4?0.5%~5%,?s?3%~8%。進一步優(yōu)選，所述濕法冶金赤鐵礦渣其主要化學(xué)成為：fe2o3?70%~90%，znso4?1%~6%，niso4?0.2~2.5%，caso4?0.5%~5%,?s?3%~8%，mn0.2%~1%，p≤0.5%，其余主要為結(jié)晶水。

7、濕法冶金赤鐵礦渣的粒徑小于等于74微米。

8、優(yōu)化的，所述步驟（1）高溫脫氧除雜采用的碳質(zhì)還原劑為焦粉、無煙煤、還原煤的一種或幾種，活化劑為生石灰或者石灰石粉，活化劑的添加量為赤鐵礦渣重量的1~5%、優(yōu)選為2%~3%。

9、本發(fā)明控制步驟（1）高溫脫氧除雜的溫度為800~1300℃、優(yōu)選為900~1150℃、進一步優(yōu)選為1000~1100℃，是因為該條件下鋅、硫、氧等雜質(zhì)組元脫除效率高，能耗較低，運行成本較為適宜；溫度過高雖然可以提高雜質(zhì)組分的脫除效率，但是會導(dǎo)致能耗增大，運行成本升高。溫度過低會導(dǎo)致雜質(zhì)組分脫除效果變差，甚至不能脫除雜質(zhì)組分，導(dǎo)致還原鐵粉品質(zhì)變差。

10、優(yōu)化的，所述步驟（2）磁選過程的磁場強度為500~1200?gs。

11、優(yōu)化的，所述步驟（3）深度除雜的反應(yīng)時間為1~4小時。

12、本發(fā)明控制步驟（3）深度除雜的溫度為700~1100℃、優(yōu)選為850~1000℃是因為該溫度條件下鋅、氧、碳等雜質(zhì)組分的脫除效率高，鐵粉不粘結(jié)、分散性好，能耗較低，運行成本較為適宜；溫度過高會導(dǎo)致鐵粉相互粘結(jié)，分散性變差，同時能耗升高，運行成本升高。溫度過低會導(dǎo)致雜質(zhì)組分脫除效率變差，還原鐵粉質(zhì)量變差。

13、控制氫氣的相對用量為50~150nm3/t-鐵粉，是因為該用量條件下雜質(zhì)組分脫除效率高，運行成本較為合適，氫氣用量太少則會導(dǎo)致雜質(zhì)組分脫除效率低，還原鐵粉品質(zhì)差；控制氫氣的流速為0.2-1.0m/min，是因為該流速條件下雜質(zhì)脫除效率高、氫氣利用效率高，流速太低則會導(dǎo)致雜質(zhì)脫除效率低，流速太快則會導(dǎo)致氫氣利用率低。同時在該流速下配合深度除雜的溫度可以是的產(chǎn)品的粒徑范圍分布較窄。

14、進一步的，本發(fā)明產(chǎn)出的還原鐵粉的化學(xué)成分為：mfe≥90%、zn≤0.3%、ni≤0.6%、s≤0.5%、cao≤0.5%、mn≤0.2%、cr≤0.1%、p≤0.0.03%、其余主要氧和碳。

15、本發(fā)明所得還原鐵粉的粒徑分布范圍窄，d90可以控制在58微米及以下。

16、本發(fā)明的有益效果是：

17、（1）本發(fā)明可以有效脫除濕法冶金赤鐵礦渣中的多種雜質(zhì)組分，采用多種工藝步驟和反應(yīng)原理，將赤鐵礦渣中的硫酸鋅、硫酸鈣、硫酸錳等雜質(zhì)組分分步驟深度脫除，產(chǎn)出的還原鐵粉中鐵含量高、雜質(zhì)含量少，還原鐵粉品質(zhì)高。

18、（2）本發(fā)明實現(xiàn)了濕法冶金赤鐵礦渣的高值化利用，將難以資源化利用的鐵含量低、雜質(zhì)含量多的赤鐵礦渣制備為高價值的還原鐵粉，提高了濕法冶金赤鐵礦渣的利用價值。

19、（3）本發(fā)明可以與濕法冶金赤鐵礦除鐵工藝銜接，產(chǎn)出的還原鐵粉粒度細、分布窄、反應(yīng)活性高，還原鐵粉的品質(zhì)好，可以實現(xiàn)濕法冶金伴生鐵的高值化利用。