CN107523684B - 一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法 - Google Patents

一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法 Download PDF

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Abstract

一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法，属于矿物加工技术领域，按以下步骤进行：(1)将含铁锰矿破碎后磨矿；(2)进行一段弱磁选；(3)将一段弱磁选尾矿置于焙烧炉中，通入煤气和空气，对一段弱磁选尾矿进行氧化焙烧；(4)采用还原焙烧炉，将氧化粉矿放入还原焙烧炉中进行还原焙烧；(5)将焙烧矿进行二段弱磁选；(6)将一段弱磁选精矿和二段弱磁选精矿合并作为铁精矿成品。本发明工艺流程简单，设备处理量大，产品性质易控制，工业化应用节能环保，且易实现大型化。

Description

一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法。
背景技术
我国优质的锰矿、铁矿资源由于钢铁工业的巨大消耗，日渐匮乏。而我国存在大量铁含量高的含铁锰矿资源尚未大规模实现有效利用，含铁锰矿资源中锰矿物主要为菱锰矿与软锰矿，铁矿物主要为赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿等，实现含铁锰矿中铁、锰两种资源的有效利用，对缓解我国自产铁、锰资源供应不足的局面有重要意义。
专利CN 201510844742.7涉及一种低品位高铁锰矿还原焙烧工艺，提出直接将低品位高铁锰矿作为矿源，利用大型回转窑还原成作为制备硫酸锰、电解二氧化锰、电解锰的原料，并通过浸出滤渣磁选，回收所含的铁，该专利能够实现锰、铁资源的综合利用，但采用回转窑常规煅烧设备，处理能力低，还原效果差，且需要配烟煤流程工艺复杂；专利201410038273.5涉及一种强化高铁锰矿石铁锰分离的添加剂和方法，提出将破碎、研磨至一定粒度的高铁锰矿与本发明所述的添加剂混匀后，依次经造块，干燥，还原焙烧，焙烧产品再经冷却后破碎、磨矿、磁选分离，得金属铁粉和富含 MnO的非磁性物，该专利能在一定程度实现锰铁矿物分离，但需要采用高温1000℃以上长时间的还原，将铁矿物还原为金属铁，存在能耗高，还原产品铁锰分离困难等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法，通过将含锰铁矿破碎磁选，再经氧化还原焙烧后磁选，简化流程的同时，提高锰铁的分离效果。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.074mm的部分占总重量的50%以上，或者粒度-0.038mm的部分占总重量90%以上，制成粉矿；
2、将粉矿进行一段弱磁选，磁场强度1000~2000Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；
3、将一段弱磁选尾矿置于焙烧炉中，通入煤气和空气，使一段弱磁选尾矿处于悬浮状态，对一段弱磁选尾矿进行氧化焙烧，焙烧温度800~1000℃，焙烧时间5~20min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入5~25m3/ h；
4、采用还原焙烧炉，还原焙烧炉的外壳内设有上隔板、布风板和下隔板；上隔板垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳连接在一起；布风板位于上隔板下方且水平放置；下隔板的顶边与布风板连接在一起，其底边和两个侧边与外壳连接在一起；并且上隔板与下隔板位于同一个垂面上；上隔板的底边和布风板之间的间隙作为物料通道；上隔板将还原焙烧炉上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板和布风板将还原焙烧炉下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为500~750℃，焙烧时间为3~10min，获得焙烧矿；其中还原气为CO、H2或煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为1~15 m3/ h；氮气和还原气的比例为1:1~5:1；
5、将焙烧矿进行二段弱磁选，磁场强度1000~2000Oe，获得二段弱磁选精矿和二段弱磁选尾矿；
6、将一段弱磁选精矿和二段弱磁选精矿合并作为铁精矿成品；将二段磁选尾矿作为锰矿。
上述的铁精矿成品铁品位TFe为50~67%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为40~60%，Fe2O3的重量百分比≤5%。
上述的含铁锰矿铁品位TFe为18~25%，按重量百分比含Mn 19~22%，SiO2 32~36%。
上述方法中，二段弱磁选精矿的主要成分为磁铁矿和γ-Fe2O3。
与现有含铁锰矿综合利用方法相比，本发明的特点和优势为：
相比常规磁选、浮选工艺能有效处理含有不同类型铁矿物的含铁锰矿，铁矿物为针铁矿，赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿，黄铁矿等时均能实现铁、铝的有效分离；
采用气体对含铁锰矿进行焙烧，相比常规焙烧手段产热传质效率高，对锰矿中细粒浸染的铁矿物还原充分；
采用预氧化-再还原的焙烧方法，氧化与还原过程的有机结合能够获得性质更均一产品。
本发明工艺流程简单，设备处理量大，产品性质易控制，工业化应用节能环保，且易实现大型化。
附图说明
图1为本发明的含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法流程示意图；
图2为图1中的氧化焙烧部分的流程示意图；
图3为本发明采用的还原焙烧炉结构示意图；图中，1、外壳，2、上隔板，3、布风板、4、下隔板，5、进料口，6、出料口，7、氮气进口，8、还原气进口。
具体实施方式
本发明实施例中采用的含铁锰矿的粒度5~200mm。
本发明实施例中采用的弱磁选设备为湿式弱磁选机。
本发明实施例中采用的煤制气按体积百分比含H2≥35%；CO≥15%；O2≤0.5%。
本发明实施例中采用的煤气为市购工业煤气。
实施例1
流程如图1所示；
将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.074mm的部分占总重量的50%，制成粉矿；
将粉矿进行一段弱磁选，磁场强度2000Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；
将一段弱磁选尾矿置于焙烧炉中，通入煤气和空气，使一段弱磁选尾矿处于悬浮状态，对一段弱磁选尾矿进行氧化焙烧，焙烧温度800℃，焙烧时间20min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入13m3/ h；氧化焙烧流程如图2所示；
采用还原焙烧炉，结构如图3所示，还原焙烧炉的外壳1内设有上隔板2、布风板3和下隔板4；上隔板2垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳1连接在一起；布风板3位于上隔板2下方且水平放置；下隔板4的顶边与布风板3连接在一起，其底边和两个侧边与外壳1连接在一起；并且上隔板2与下隔板4位于同一个垂面上；上隔板2的底边和布风板3之间的间隙作为物料通道；上隔板2将还原焙烧炉1上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板4和布风板3将还原焙烧炉1下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；
将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为3min，获得焙烧矿；其中还原气为CO，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO为15 m3/ h；氮气和还原气的比例为1:1；
将焙烧矿进行二段弱磁选，磁场强度2000Oe，获得二段弱磁选精矿和二段弱磁选尾矿；
将一段弱磁选精矿和二段弱磁选精矿合并作为铁精矿成品；将二段磁选尾矿作为锰矿；所述的铁精矿成品铁品位TFe为50%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为60%，Fe2O3的重量百分比5%；含铁锰矿铁品位TFe为18%，按重量百分比含Mn 22%，SiO2 36%；其中二段弱磁选精矿的主要成分为磁铁矿和γ-Fe2O3。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
（1）将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.074mm的部分占总重量的60%，制成粉矿；
（2）一段弱磁选的磁场强度1800Oe；
（3）氧化焙烧温度900℃，时间12min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入19m3/ h；
（4）还原焙烧温度为600℃，时间为8min，其中还原气为H2，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的H2的总量为10m3/ h；氮气和还原气的比例为3:1；
（5）二段弱磁选的磁场强度1800Oe；
（6）铁精矿成品铁品位TFe为62%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为43%，Fe2O3的重量百分比4%；含铁锰矿铁品位TFe为22%，按重量百分比含Mn 20%，SiO2 33%。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
（1）将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.074mm的部分占总重量的70%，制成粉矿；
（2）一段弱磁选的磁场强度1300Oe；
（3）氧化焙烧温度950℃，时间8min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入5m3/ h；
（4）还原焙烧温度为700℃，时间为5min，其中还原气为煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为5m3/ h；氮气和还原气的比例为4:1；
（5）二段弱磁选的磁场强度1300Oe；
（6）铁精矿成品铁品位TFe为58%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为51%，Fe2O3的重量百分比5%；含铁锰矿铁品位TFe为20%，按重量百分比含Mn 21%，SiO2 35%。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
（1）将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.038mm的部分占总重量90%，制成粉矿；
（2）一段弱磁选的磁场强度1000Oe；
（3）氧化焙烧温度1000℃，时间5min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入25m3/ h；
（4）还原焙烧温度为750℃，时间为3min，其中还原气为煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为1m3/ h；氮气和还原气的比例为5:1；
（5）二段弱磁选的磁场强度1000Oe；
（6）铁精矿成品铁品位TFe为67%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为40%，Fe2O3的重量百分比4%；含铁锰矿铁品位TFe为25%，按重量百分比含Mn 19%，SiO2 32%。

Claims (3)

1.一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将含铁锰矿破碎至粒度2~20mm，然后磨矿至粒度-0.074mm的部分占总重量的50%以上，制成粉矿；
（2）将粉矿进行一段弱磁选，磁场强度1000~2000Oe，获得一段弱磁选精矿和一段弱磁选尾矿；
（3）将一段弱磁选尾矿置于焙烧炉中，通入煤气和空气，使一段弱磁选尾矿处于悬浮状态，对一段弱磁选尾矿进行氧化焙烧，焙烧温度800~1000℃，焙烧时间5~20min，使水分及其他挥发分挥发，并使铁氧化为Fe2O3，获得氧化粉矿；其中煤气和空气的流量均为每吨一段弱磁选尾矿通入5~25m3/ h；
（4）采用还原焙烧炉，还原焙烧炉的外壳内设有上隔板、布风板和下隔板；上隔板垂直放置，其顶边和两个侧边与外壳连接在一起；布风板位于上隔板下方且水平放置；下隔板的顶边与布风板连接在一起，其底边和两个侧边与外壳连接在一起；并且上隔板与下隔板位于同一个垂面上；上隔板的底边和布风板之间的间隙作为物料通道；上隔板将还原焙烧炉上部分隔为进料室和出料室，进料室和出料室通过物料通道连通，进料室顶端设有进料口，出料室上部设有出料口；下隔板和布风板将还原焙烧炉下部分隔为氮气室和还原气室，氮气室与进料室上下相对，还原气室与出料室上下相对；将氧化粉矿放入还原焙烧炉中，在还原器的进料室下降，并进入还原器的出料室，通入氮气和还原气，氧化粉矿在还原气的作用下处于悬浮状态，在还原室对氧化矿粉进行还原焙烧，焙烧温度为500~750℃，焙烧时间为3~10min，获得焙烧矿；其中还原气为CO、H2或煤制气，还原气的流量按每吨氧化矿粉通入的CO和H2的总量为1~15 m3/ h；氮气和还原气的比例为1:1~5:1；
（5）将焙烧矿进行二段弱磁选，磁场强度1000~2000Oe，获得二段弱磁选精矿和二段弱磁选尾矿；
（6）将一段弱磁选精矿和二段弱磁选精矿合并作为铁精矿成品；将二段磁选尾矿作为锰矿。
2.根据权利要求1所述的一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法，其特征在于所述的铁精矿成品铁品位TFe为50~67%；所述的锰矿中MnO2的重量百分比为40~60%，Fe2O3的重量百分比≤5%。
3.根据权利要求1所述的一种含铁锰矿的悬浮焙烧锰铁分离处理方法，其特征在于所述的含铁锰矿铁品位TFe为18~25%，按重量百分比含Mn 19~22%，SiO2 32~36%。
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