專利名稱：一種用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及復雜難選高磷鐵礦石提鐵降磷的一種選礦方法，特別涉及一種微波焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，屬礦物加工一鐵礦石選礦技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
世界范圍內(nèi)存在著大量高磷鐵礦石。在北美Superior地區(qū)、Minnesota地區(qū)、北歐、澳大利亞、沙特阿拉伯和我國的長江流域等地區(qū)均有大量的含磷弱磁性鐵礦石存在。中國高磷鐵礦石的儲量為74. 45億噸，占全國鐵礦資源總保有儲量的14. 86%。中國在世界上既是一個鋼鐵生產(chǎn)大國同時也是一個消費大國。中國鋼產(chǎn)量和消費量約占據(jù)全球總量的一半， 穩(wěn)居世界第一位。可是中國是一個優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源匱乏的國家，目前對境外鐵礦石的依存度達到55%，由于對進口鐵礦石的依賴，嚴重威脅了我國鋼鐵工業(yè)的經(jīng)濟安全。因此開發(fā)先進的選礦技術(shù)，來處理國內(nèi)的難選鐵礦，為鋼鐵工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的鐵礦石原料具有重要的意義。高磷鐵礦的特點是礦石品位低，礦石結(jié)構(gòu)復雜，嵌布粒度極細，主要脈石礦物SiA 多為浸染狀或鮞狀嵌布于鐵礦石中，且部分有害元素磷呈類質(zhì)同象狀態(tài)分布于鐵礦物中。 高磷鐵礦石中的鐵品位過低增加了冶煉的成本，而且，磷易在晶界上析出，形成高磷脆性紋理損害鋼的脆性，造成鋼的“冷脆”，降低鋼的焊接性和磁性。因此提高鐵品位，降低磷含量是處理此類礦石的重要任務。目前高磷鐵礦石的分選方法主要有反浮選、高梯度磁選、酸浸、微生物脫磷等。反浮選對于降低礦石中的磷含量有一定效果，但其生產(chǎn)工藝復雜，且浮選藥劑消耗較高；高梯度磁選雖能分選低磁性礦物，但由于此類礦石嵌布粒度極細，需要細磨才能使礦物單體解離，細磨容易導致精礦夾雜脈石，造成精礦品位低；酸浸是一種有效的降低鐵礦石中磷含量的方法，但其酸耗量大，同時大量酸液的使用容易對環(huán)境造成污染；微生物浸出是一種低成本的降磷方法，但浸出速率緩慢，生產(chǎn)效率不高。微波焙燒是近年來出現(xiàn)的一種鐵礦石焙燒方法，其具有選擇性加熱和礦物升溫速率快的特點。專利ZL200710139321. χ公布了 “一種赤鐵礦粉的微波焙燒干式風磁選的方法”，該方法是赤鐵礦粉經(jīng)過干式球磨機細磨后加入無煙煤粉，將混合物料放入微波焙燒爐中焙燒，所得產(chǎn)物經(jīng)過干式風磁選分選出赤鐵礦粉。但該法存在以下缺點1、主要適用于缺水地區(qū)和可選性較好的鐵礦石的分選，對于可選性較差的高磷鐵礦石等鐵礦石的分選具有較大的局限性；2、原礦需要經(jīng)過球磨機球磨后才能進行焙燒，能耗較高；3、采用單純的微波焙燒，焙燒過程中礦石結(jié)構(gòu)變化小，不利于后續(xù)的磁選分離；4、采用干式風磁選，礦物無法達到最佳的分散狀態(tài)，對于細粒嵌布的鐵礦石選別指標不高，磁選操作環(huán)境清潔度也有限。專利ZL200710051415. 1公布了一種“用微波還原弱磁性鐵礦物制取鐵精礦的方法”， 該法在含鐵物料中加入鐵粉作還原劑混均后置于微波焙燒爐中還原，所得物料用永磁弱磁選機分選得到鐵精礦。由于鐵礦石冶煉的最終產(chǎn)品是金屬鐵，該方法采用金屬鐵粉作為還原劑將礦石還原為磁鐵礦，不僅形成工藝上的重復，而且需要消耗大量的鐵粉，同時也不滿足經(jīng)濟環(huán)保的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以往高磷鐵礦選礦方法的不足，提出用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，在焙燒過程中加入一定量助熔劑和還原劑，在增強礦石磁性的同時改善礦石的結(jié)構(gòu)，再采用濕式磁選的方法分選焙砂，得到高鐵品位、低磷含量的鐵精礦。實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案的具體步驟是
(1)以TFe》8%、P含量為0. 8% 1. 2%的難選高磷鐵礦石為原料，用普通破碎機將原礦破碎至粒度為2 5mm以下。(2)按一定比例，將助熔劑和還原劑加入到破碎后的鐵礦石中，并充分攪拌使其混合均勻；助熔劑為純度大于85wt%的氫氧化鈉(普通燒堿)，其加入量為鐵礦石質(zhì)量的3 20% ；還原劑為固定碳含量大于60wt%的無煙煤粉，其加入量為鐵礦石質(zhì)量的5 10%。(3)將步驟( 制備得到的混合物料送入微波反應爐中，常壓下調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為80 120°C /min，使物料升溫至600 90(TC，然后再保溫 1 3min，使混合物料在微波反應爐中進行還原焙燒。焙燒的過程主要經(jīng)歷兩個階段
第一階段，鐵礦石脫除外在水分和結(jié)合水，這一過程在物料升溫至30(TC之前完成，生成的水蒸氣隨爐內(nèi)排氣扇排出；
第二階段，主要是礦石中弱磁性礦物(Fe2O3)經(jīng)過碳熱還原生成強磁性礦物(Fe3O4),同時由于助熔劑的作用，礦石的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并有硫，砷等有害元素從礦物中揮發(fā)出去。過程中主要發(fā)生如下化學反應
BFeiO3 +C——>2Fe,0 + +C0 T . 3Fe205+C0——^Fe3Ot+CO2 T ； C、(PO寺)j +5C+3SiOj ——^SCaSiO5 + P1+ SCO t ； 4P +3NaOH+3HjO--^BNaHjPOj-I-PH3 f。(4)將經(jīng)步驟C3)還原焙燒所得的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫，防止因物料的二次氧化而使焙砂的磁性降低。(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，常溫下球磨2 5min，得到80% 以上為-200目的細礦礦漿；
(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度10 30% (礦料重量比10 30%，其余為水)，然后送入CXG型磁選管，用常規(guī)方法進行磁選，控制磁選的磁場強度為79. 58 119. 37KA/m，使磁性礦物與脈石分離，得到鐵精礦和尾礦。在具體操作中，本發(fā)明所涉及的各工藝參數(shù)，可根據(jù)實際需要在給定范圍內(nèi)選擇。本發(fā)明采用具有選擇性加熱和快速升溫特點的微波焙燒高磷鐵礦，利用礦石中脈石基本不吸收微波、而鐵礦物大量吸收微波而被加熱的特性，在礦石內(nèi)部產(chǎn)生一個溫度梯度和內(nèi)應力，在促進礦石解離的同時，增大了礦石的孔隙度，有利于還原焙燒反應的進行。 同時，助熔劑燒堿的加入，協(xié)同微波焙燒反應過程，促進了比鐵礦物粒度小得多的脈石的軟化，進一步促使了礦物的結(jié)構(gòu)特征發(fā)生變化，改善了原有的嵌布粒度細難選的礦石結(jié)構(gòu)，使焙燒后的礦物磁性大大增強，通過濕式弱磁選便可以分選出鐵精礦。與現(xiàn)有難選高磷鐵礦石分選技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點1、原礦無需經(jīng)過球磨機球磨，僅需破碎至粒度小于2mm，就可以達到焙燒的粒度要求， 大大降低了焙燒前的磨礦能耗；
2、經(jīng)微波焙燒后的礦石變得易磨，球磨僅需2-aiiin便可以使磨礦細度達到-200目80% 以上，比其他工藝中的球磨時間縮短了近一半；
3、微波焙燒的時間短，僅需6-8min就可以完成焙燒過程，且溫度可控，能量直接利用為加熱礦石，微波停止加熱即停止，反應易控制，防止礦石因發(fā)生過還原反應，而使焙砂的磁性降低；
4、焙燒過程中針對高磷鐵礦石的性質(zhì)，加入了助熔劑，能夠很好的改善難選的礦石結(jié)構(gòu)，為磁選分離創(chuàng)造了有利條件；
5、較干式風磁選，采用濕式磁選能夠使礦物達到最佳的分散狀態(tài)，得到較好的選別指標，更適用于此類細粒嵌布的鐵礦石，同時濕式磁選操作環(huán)境要比干式風磁選清潔。


附圖為本發(fā)明微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)不限于所述內(nèi)容。實施例1 難選高磷鐵礦原礦礦石的品位IFe為29. 74%，含磷量1. 07%,主要呈浸染狀。微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選工藝步驟是
(1)用普通破碎機將原礦破碎至粒度為2mm以下；
(2)取500g破碎后的原礦，加入IOOg純度為98wt%的市售燒堿和40g固定碳含量為 60wt%的云南無煙煤粉，并充分攪拌混合均勻；
(3)將得到的混合物料送入微波反應爐中，調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為100°C /min,使混合物料升溫至700°C后(設定加熱溫度到700°C )，再保溫3min，對混合物料進行還原焙燒；
(4)將步驟C3)焙燒后所得的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫；
(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，常溫下球磨3min，得到80%為-200 目的細礦礦漿；
(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度為20%(礦料重量比20%，其余為水)，然后送入CXG型磁選管進行磁選，控制磁選的磁場強度為79. 58KA/m，使磁性礦物與脈石分離，得到鐵精礦和尾礦。采用《GB/T 6730.5-2007鐵礦石全鐵含量的測定三氯化鈦還原法》和《GB / T6730，18-2006鐵礦石磷含量的測定鉬藍分光光度法》進行檢測，所得鐵精礦品位為 58. 39%，磷脫除率為70. 44%。實施例2 難選高磷鐵礦原礦礦石的品位IFe為28. 70%,含磷量1. 05%。微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選工藝步驟是
(1)用普通破碎機將原礦破碎至粒度為5mm以下；
(2)取IOOg破碎后的原礦，加入15g純度為95wt%的市售燒堿和IOg固定碳含量為 61wt%的無煙煤粉，并充分攪拌混合均勻；(3)將得到的混合物料送入微波反應爐中，調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為80°C /min,使混合物料升溫至800°C后(設定加熱溫度到800°C )，再保溫2min，對混合物料進行還原焙燒；
(4)將步驟C3)焙燒后所得的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫；
(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，常溫下球磨2min，得到80%為-200 目的細礦礦漿；
(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度為30%(礦料重量比30%，其余為水)，然后送入CXG型磁選管進行磁選，控制磁選的磁場強度為90. 19KA/m，使磁性礦物與脈石分離，得到品位為51. 37% 的鐵精礦，磷的脫除率為68. 27%。實施例3 難選高磷鐵礦原礦礦石的品位IFe為28. 10%,含磷量1. H微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選工藝步驟是
(1)用普通破碎機將原礦破碎至粒度小于5mm以下；
(2 )取IOOOg破碎后的原礦，加入30g純度為85wt%的燒堿和60g和固定碳含量為63wt% 的無煙煤粉，并充分攪拌混合均勻；
(3)將得到的混合物料送入微波反應爐中，調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為100°C /min,使混合物料升溫至600°C后(設定加熱溫度到600°C )，再保溫2min，對混合物料進行還原焙燒；
(4)將步驟C3)焙燒后所得的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫；
(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，常溫下球磨5min，得到85%以上為-200目的細礦礦漿；
(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度為15%(礦料重量比15%，其余為水)，然后送入CXG型磁選管進行磁選，控制磁選的磁場強度為119. 37KA/m，使磁性礦物與脈石分離，得到品位為50. 08% 的鐵精礦，磷的脫除率為58. 37%。實施例4 難選高磷鐵礦原礦礦石的品位IFe為29. 30%,含磷量0. 8%。微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選工藝步驟是
(1)用普通破碎機將原礦破碎至粒度小于3mm以下；
(2)取800g破碎后的原礦，加入80g純度為90wt%的燒堿和40g固定碳含量為65wt% 的無煙煤粉，并充分攪拌混合均勻；
(3)將得到的混合物料送入微波反應爐中，調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為120°C /min,使混合物料升溫至900°C后(設定加熱溫度到900°C )，再保溫lmin，對混合物料進行還原焙燒；
(4)將步驟C3)焙燒后所得的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫；
(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，常溫下球磨細化，得到85%以上為-200目的細礦礦漿；
(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度為10%(礦料重量比10%，其余為水)，然后送入CXG型磁選管進行磁選，控制磁選的磁場強度為105. 16KA/m，使磁性礦物與脈石分離，得到品位為55. 28% 的鐵精礦，磷的脫除率為60. 07%。
權(quán)利要求
1.一種用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，其特征在于工藝步驟為(1)以難選高磷鐵礦石為原料，用破碎機將其破碎細粒狀；(2)按一定比例，在破碎后的鐵礦石中加入助熔劑和還原劑，并充分攪拌使其混合均勻；(3)將得到的混合物料送入微波反應爐中，調(diào)節(jié)控溫裝置運行微波反應爐，控制升溫速率為80 120°C /min,使物料升溫至600 900°C，然后再保溫1 3min，使混合物料在微波反應爐中進行還原焙燒；(4)將焙燒后的礦料進行水淬，使其快速冷卻至室溫；(5)將水淬冷卻后的帶水焙燒礦料送入球磨機中，室溫下球磨2 5min，得到80%以上為-200目的細礦礦漿；(6)加水調(diào)節(jié)礦漿濃度，然后用普通方法進行磁選，使磁性礦物與脈石分離，得到鐵精礦和尾礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，其特征在于所述的難選高磷鐵礦石是IFe>28%、P含量為0. 8% 1. 2%的高磷鐵礦石，破碎粒度為 2 5mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，其特征在于助熔劑為純度大于85wt%的氫氧化鈉，其加入量為鐵礦石質(zhì)量的3 20% ；還原劑為固定碳含量大于60wt%的無煙煤，其加入量為鐵礦石質(zhì)量的5 10%。
4.根據(jù)利要求1 3任一項所述的用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，其特征在于磁選前調(diào)節(jié)的礦漿濃度為10 30%。
5.根據(jù)利要求1 4任一項所述的用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，其特征在于磁選在CXG型磁選管中進行，磁選的磁場強度為79. 58 119. 37KA/m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復雜難選高磷鐵礦石提鐵降磷的方法，尤其是用微波還原焙燒聯(lián)合弱磁選分選高磷鐵礦石的方法，屬于礦物加工—鐵礦石選礦技術(shù)領域。以難選高磷鐵礦石作為原料，將原礦破碎至粒度小于2mm，配入一定比例的助熔劑和還原劑后，將物料送入微波反應爐中進行還原焙燒，焙砂經(jīng)過水淬冷卻、球磨和濕式磁選后，得到鐵精礦。本發(fā)明采用微波焙燒使礦石還原，微波還原焙燒時間短，礦石升溫快，同時加入了助熔劑，協(xié)同微波焙燒反應促進脈石軟化，改善了難選的礦石結(jié)構(gòu)。通過本工藝分選高磷鐵礦石可以得到品位為58.39%以上的鐵精礦，磷脫除率達到為70.44%以上，為高磷鐵礦的分選提供了一個新的技術(shù)方法。
文檔編號B03C1/015GK102212677SQ20111010864
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者夏洪應, 張利波, 彭金輝, 朱紅波, 王曉輝 申請人:昆明理工大學