CN105907946A - 由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和*** - Google Patents

由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和*** Download PDF

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薛逊
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Abstract

本发明提出了一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和***，其中，由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法包括：将高磷铁矿石进行破碎处理，以便得到铁矿石颗粒；将所述铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物；将所述焙烧产物进行水淬冷却；以及将经过所述水淬冷却后的焙烧产物进行磨矿和磁选处理，以便分离得到铁精矿粉。该方法将高磷铁矿石在还原气氛下进行磁化焙烧处理，进而可以有效地提高铁的品位及脱磷效率。

Description

由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和***
技术领域
本发明属于矿物加工-铁矿石选矿技术领域，具体而言，本发明涉及由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和***。
背景技术
伴随全球钢铁工业的快速发展，优质铁矿石资源大量消耗并趋于枯竭，为保证钢铁行业的可持续发展，对劣质铁矿石资源的开发势在必行。我国高磷鲕状赤铁矿极其丰富，总储量约35亿吨左右，其中工业储量约16.8亿吨，远景储量约18.2亿吨，属磷伴生矿，且赤铁矿嵌布粒度极细相互层层包裹，必须磨至30μm以下或者几个微米才能使其环带解离或鲕核单体解离，另外含磷矿物主要呈分散状存在于铁矿物中，导致磷难以脱去。由于磷含量较高，传统高炉冶炼流程也很少使用，致使高磷鲕状赤铁矿多年来一直没有得到有效的开发利用。
目前，国内对高磷鲕状赤铁矿利用开展了大量工作，主要体现在脱磷和提铁两方面，主要有反浮选工艺、磁化焙烧工艺、煤基直接还原-磁选等工艺，但受于脱磷率和铁回收率的限制，至今仍未找到一套技术上可靠、经济上合理的工艺方法。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法和***，利用该方法和***可以有效地脱除高磷铁矿石中的磷，获得低磷铁精矿粉。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，包括：
将高磷铁矿石进行破碎处理，以便得到铁矿石颗粒；
将所述铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物；
将所述焙烧产物进行水淬冷却；以及
将经过所述水淬冷却后的焙烧产物进行磨矿和磁选处理，以便分离得到铁精矿粉，
其中，所述还原气氛包含二氧化碳和一氧化碳，其中，所述二氧化碳与所述一氧化碳的体积比为(10～100)：1。
采用上述方法采用还原气氛选择性地将高磷铁矿石中的赤铁矿还原成具有强磁性的磁铁矿，进而通过磁选处理有效地脱除高磷矿中的磷，获得低磷铁精矿粉。该方法流程短，采用气体还原，不配煤质还原剂以减少铁矿石中杂质的引入。
另外，根据本发明上述实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述铁矿石颗粒的平均粒径为1-5mm，且含水量不高于10％。
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧处理的温度为600-1000摄氏度，时间为20-60分钟。
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧处理是在密闭绝氧和辐射加热的条件下进行的。
根据本发明的另一方面，本发明提出了一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***，该***适于实施前面所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，该***包括：
破碎机，所述破碎机具有高磷铁矿石入口和铁矿石颗粒出口；
磁化焙烧炉，所述磁化焙烧炉具有还原气入口、铁矿石颗粒入口和焙烧产物出口，所述铁矿石颗粒入口与所述铁矿石颗粒出口相连；
球磨机，所述球磨机与所述焙烧产物出口相连；以及
磁选设备，所述磁选设备具有焙烧产物入口、铁精矿粉出口和尾渣出口，所述焙烧产物入口与所述球磨机相连。
采用上述方法采用磁化焙烧炉在还原气氛选择性地将高磷铁矿石中的赤铁矿还原成具有强磁性的磁铁矿，进而通过磁选设备有效地脱除高磷矿中的磷，获得低磷铁精矿粉。该方法流程短，采用气体还原，不配煤质还原剂以减少铁矿石中杂质的引入。
另外，根据本发明上述实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧炉为蓄热式旋转床。
在本发明的一些实施例中，所述还原气入口邻近所述焙烧产物出口，以使所述还原气与所述高磷铁矿石颗逆向接触。
在本发明的一些实施例中，所述蓄热式旋转床的炉床上下均设置有辐射管。
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧炉的还原气入口与二氧化碳气瓶和一氧化碳气瓶相连。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法流程图。
图2是根据本发明一个实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***的结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的磁化焙烧炉的横截面的结构示意图。
图4是根据本发明一个实施例的磁化焙烧炉的局部结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法。根据本发明具体实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，包括：将高磷铁矿石进行破碎处理，以便得到铁矿石颗粒；将所述铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物；将所述焙烧产物进行水淬冷却；以及将经过所述水淬冷却后的焙烧产物进行磨矿和磁选处理，以便分离得到铁精矿粉。
采用上述方法采用还原气氛选择性地将高磷铁矿石中的赤铁矿还原成具有强磁性的磁铁矿，进而通过磁选处理有效地脱除高磷矿中的磷，获得低磷铁精矿粉。该方法流程短，采用气体还原，不配煤质还原剂以减少铁矿石中杂质的引入。
下面参考图1详细描述本发明具体实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法。
S100破碎处理
根据本发明的实施例，将含磷铁矿石进行破碎处理，得到铁矿石颗粒。通过破碎处理，得到小粒径的铁矿石颗粒，增加铁矿石与还原气的接触面积，有利于充分还原。
根据本发明的实施例，铁矿石颗粒的粒径不受特别的限制，只要能与还原气接触保证氧化铁充分还原为四氧化三铁即可。根据本发明的一些实施例，铁矿石颗粒的平均粒径为1～5mm，且含水量不高于10％。铁矿石颗粒的粒径越小，与还原气的接触面积越大，有利于还原充分，但粒度过细容易被还原气流带走，发明人发现当铁矿石颗粒的平均粒径为1～5mm时，即保证铁矿石颗粒在有限时间内被还原充分，同时，不易被还原气流带走，造成原料损失。
S200磁化焙烧处理
根据本发明的实施例，将铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物；由此，通过磁化焙烧处理，使高磷铁矿石中的氧化铁还原为四氧化三铁，进而便于通过磁选去除磷。
根据本发明的实施例，还原气氛包含二氧化碳和一氧化碳。由此，采用二氧化碳和一氧化碳的混合气作为还原气体，同时控制好它们之间的比例保证一定的氧分压，可以实现铁矿石的氧化铁还原为四氧化三铁。
根据本发明的实施例，还原气体中，二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10～100)：1。若该比例过小有可能造成具有强磁性的Fe3O4进一步还为浮士体，不易通过磁选回收，而比例过大会造成还原速率减慢，效果变差。当二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10～100)：1时，还原气体的还原性适当，使氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁，具体反应式如下：
Fe2O3+CO＝Fe3O4+CO2
根据本发明的实施例，磁化焙烧处理的温度为600～1000℃，时间为20～60min。由此，在该温度条件下，保证铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁，并且，含磷矿物不被还原为单质磷进入含铁相中，从而，有效地实现含磷铁矿石的磷和铁分离。发明人发现，温度过低铁矿石中的氧化铁不易被还原气体还原或者还原速度很慢，温度过高矿物中的磷容易被还原进而进入到铁相中，不能起到脱磷效果。
根据本发明的实施例，磁化焙烧处理是在绝氧辐射加热的条件下进行的。由此，使磁化焙烧处理在成份稳定的还原气氛中进行，保证氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁。
进一步地，根据本发明的具体实施例，对上述磁化焙烧处理所采用的磁化焙烧炉进行说明，磁化焙烧炉的横截面如图3所示，磁化焙烧炉内的辐射管如图4所示，炉体进行全密闭，采用上下辐射管加热方式，可实现密闭绝氧加热，确保炉内气氛。物料上下受热，温度较为均匀，反应能够进行彻底。焙烧炉炉床由液压***带动旋转，CO2/CO混合气从出料端通入，使得气流方向与炉床旋转方向相反。此外，焙烧***能够连续出料和进料，处理量大，生产效率高。根据本发明的一些实施例，铁矿石颗粒均匀地布入到磁化焙烧炉的炉床上面，铺料厚度为0-60mm，物料随炉床一起旋转。
S300磨矿和磁选处理
根据本发明的实施例，将焙烧产物进行水淬冷却，然后在经磨矿和磁选处理，得到铁精矿粉。由此，利用磨矿和磁选处理，实现磷铁分离，从焙烧产物中筛选得到铁精矿粉，从而，有效地去除磷，得到磷含量低的铁精矿粉。
根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***，该***适于前面所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法。
参考图2，对本发明具体实施例的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***进行解释说明，该***包括：破碎机10、磁化焙烧炉20、球磨机30和磁选设备40。
根据本发明的实施例，破碎机10具有高磷铁矿石入口11和铁矿石颗粒出口12。通过破碎机进行破碎处理，得到小粒径的铁矿石颗粒，增加铁矿石与还原气的接触面积，有利于充分还原。
根据本发明的实施例，铁矿石颗粒的粒径不受特别的限制，只要能与还原气接触保证氧化铁充分还原为四氧化三铁即可。根据本发明的一些实施例，铁矿石颗粒的平均粒径为1～5mm，且含水量不高于10％。铁矿石颗粒的粒径越小，与还原气的接触面积越大，有利于还原充分，但粒度过细容易被还原气流带走，发明人发现当铁矿石颗粒的平均粒径为1～5mm时，即保证铁矿石颗粒在有限时间内被还原充分，同时，不易被还原气流带走，造成原料损失。
根据本发明的实施例，磁化焙烧炉20，所述磁化焙烧炉具有还原气入口21、铁矿石颗粒入口22和焙烧产物出口23，所述铁矿石颗粒入口21与所述铁矿石颗粒出口12相连。由此，使铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物。从而，通过磁化焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原为四氧化三铁，便于通过磁选去除磷。
根据本发明的实施例，磁化焙烧炉20可以为蓄热式旋转床，图3是磁化焙烧炉的横截面示意图。具体地，根据本发明的一些实施例，还原气入口21邻近焙烧产物出口23，以使还原气与所述高磷铁矿石颗逆向接触。进而提高接触时间，提高还原效率。
根据本发明的实施例，蓄热式旋转床的炉床上下均设置有辐射管，图4是上下辐射管的结构示意图，磁化焙烧炉为全密闭加热，采用上下辐射管进行加热，可实现绝氧加热，确保炉内气氛成份稳定，保证高磷铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁。并且，物料上下受热，温度较为均匀，反应更彻底。同时，焙烧炉炉床由液压***带动旋转，CO2/CO混合气从出料端通入，使得气流方向与炉床旋转方向相反。焙烧***能够连续出料和进料，处理量大，生产效率高。
根据本发明的实施例，磁化焙烧炉20的还原气入口与二氧化碳气瓶和一氧化碳气瓶相连。由此，还原气体的还原性适当，使氧化铁恰好还原为四氧化三铁。
根据本发明的实施例，还原气体中，二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10～100)：1。若该比例过小有可能造成具有强磁性的Fe3O4进一步还为浮士体，不易通过磁选回收，而比例过大会造成还原速率减慢，效果变差。当二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10～100)：1时，还原气体的还原性适当，使氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁，具体反应式如下：
Fe2O3+CO＝Fe3O4+CO2
根据本发明的实施例，磁化焙烧炉20进行磁化焙烧处理的温度为600～1000℃，时间为20～60min。由此，在该温度条件下，保证铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁。
根据本发明的实施例，磁化焙烧炉20进行磁化焙烧处理是在绝氧辐射加热的条件下进行的。由此，使磁化焙烧处理在成份稳定的还原气氛中进行，保证氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁。
根据本发明的实施例，球磨机30与焙烧产物出口23相连；以及磁选设备40具有焙烧产物入口41、铁精矿粉出口42和尾渣出口43，所述焙烧产物入口41与所述球磨机30相连。由此，球磨机30与焙烧产物出口相连，将焙烧产物经过水淬冷却后在经磨矿和磁选处理，得到铁精矿粉。由此，利用球磨机30和磁选设备40，实现磷铁分离，从焙烧产物中筛选得到铁精矿粉，从而，有效地去除磷。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
某高磷矿成分为TFe为46.03％，FeO为2.91％，P为0.92％，水含量为8％。破碎至平均粒径为3mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为60mm，通入CO2/CO体积比为20:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为750℃，焙烧35min。焙烧后物料水冷后磨矿，在1500Oe场强下进行磁选，磁选获得的铁精矿粉TFe品位为58.32％，P含量为0.24％。
实施例2
某高磷矿成分为TFe为46.03％，FeO为2.91％，P为0.92％，水含量为8％。破碎至平均粒径为1mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为45mm，通入CO2/CO体积比为50:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为600℃，焙烧50min。焙烧后物料水冷后磨矿，在1000Oe场强下进行磁选，磁选获得的铁精矿粉TFe品位为59.66％，P含量为0.18％。
实施例3
某高磷矿成分为TFe为51.01％，FeO为1.86％，P为0.71％，水含量为4％。破碎至平均粒径为5mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为25mm，通入CO2/CO体积比10:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为850℃，焙烧30min。焙烧后物料水冷后磨矿，在1000Oe场强下进行磁选，磁选获得的铁精矿粉TFe品位为62.47％，P含量为0.14％。
实施例4
某高磷矿成分为TFe为51.01％，FeO为1.86％，P为0.71％，水含量为4％。破碎至平均粒径为3mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为20mm，通入CO2/CO体积比为100:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为750℃，焙烧50min。焙烧后物料水冷后磨矿，在1200Oe场强下进行磁选，磁选获得的铁精矿粉TFe品位为63.52％，P含量为0.13％。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，其特征在于，包括：
将高磷铁矿石进行破碎处理，以便得到铁矿石颗粒；
将所述铁矿石颗粒在还原气氛下进行磁化焙烧处理，以便得到含有磁铁矿的焙烧产物；
将所述焙烧产物进行水淬冷却；以及
将经过所述水淬冷却后的焙烧产物进行磨矿和磁选处理，以便分离得到铁精矿粉，
其中，所述还原气氛包含二氧化碳和一氧化碳，所述二氧化碳与所述一氧化碳的体积比为(10～100)：1。
2.根据权利要求1所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，其特征在于，所述铁矿石颗粒的平均粒径为1-5mm，且含水量不高于10％。
3.根据权利要求1所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，其特征在于，所述磁化焙烧处理的温度为600-1000摄氏度，时间为20-60分钟。
4.根据权利要求1所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，其特征在于，所述磁化焙烧处理是在密闭绝氧和辐射加热的条件下进行的。
5.一种由高磷铁矿石制备铁精矿粉的***，所述***适于实施权利要求1-4任一项所述的由高磷铁矿石制备铁精矿粉的方法，其特征在于，所述***包括：
破碎机，所述破碎机具有高磷铁矿石入口和铁矿石颗粒出口；
磁化焙烧炉，所述磁化焙烧炉具有还原气入口、铁矿石颗粒入口和焙烧产物出口，所述铁矿石颗粒入口与所述铁矿石颗粒出口相连；
球磨机，所述球磨机与所述焙烧产物出口相连；以及
磁选设备，所述磁选设备具有焙烧产物入口、铁精矿粉出口和尾渣出口，所述焙烧产物入口与所述球磨机相连。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述磁化焙烧炉为蓄热式旋转床。
7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述还原气入口邻近所述焙烧产物出口，以使所述还原气与所述高磷铁矿石颗逆向接触。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述蓄热式旋转床的炉床上下均设置有辐射管。
9.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述磁化焙烧炉的还原气入口与二氧化碳气瓶和一氧化碳气源相连。
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