CN108913878A - 一种铁矿石的脱砷方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁矿石的脱砷方法，包括以下步骤：1）制备矿浆；2）生物脱砷；3）研磨；4）氧化焙烧，具体为将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；5）回收循环。本发明对含砷铁矿石的脱砷效果显著，通过生物脱砷和气化脱砷的相互配合，有效提高了脱砷效率；同时，产生的气化脱砷产物通过回收和再循环处理，减少了对环境造成环境污染，环境污染小，有利于实现含砷矿产资源的综合利用。

Description

一种铁矿石的脱砷方法
技术领域
本发明涉及矿石加工技术领域，具体是一种铁矿石的脱砷方法。
背景技术
铁矿石作为含有铁单质或铁化合物并能够经济利用的矿物集合体，在钢铁生产企业中是十分重要的原材料。铁矿石中的杂质很多，根据其对冶炼过程及其对产品质量的影响又可分为有益的与有害的两类，常见和最主要的有害杂质有硫、磷、砷、钾、钠、氟等。其中，砷作为铁矿石中的有害元素，在冶炼时大部分会进入生铁，对钢材性能产生一系列不良影响，例如会引起钢材热加工面龟裂，降低钢的冲击韧性，增加钢的脆性，进而降低钢的质量，影响钢的焊接性能。
目前，现有的脱砷方法多为气化脱砷工艺，虽然在一定程度上可以脱除铁矿石中的砷，但脱砷率低，产生的气化脱砷产物大都为剧毒物质，容易造成环境污染，带来了严重的环境问题。因此，设计一种对环境污染小的铁矿石的脱砷方法，对于降低砷在冶炼***中的危害，实现含砷矿产资源的综合利用有着十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁矿石的脱砷方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铁矿石的脱砷方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1）制备矿浆：将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为20-40目的部分占总物料重量的88-98%，然后加入适量的去离子水进行机械搅拌混合均匀，再进行超声分散处理20-40min，得到浓度为6-18%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）生物脱砷：将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.1-0.2倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在18-36℃下静置8-16天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
3）研磨：将步骤2）中得到的混合料B中加入0.3-0.7倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）氧化焙烧：将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
5）回收循环：将步骤4）中产生的气体D在450-750℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可。
作为本发明进一步的方案：步骤1）中，所述超声分散的超声频率为20-40kHz。
作为本发明再进一步的方案：步骤1）中，所述机械搅拌的搅拌速率为500-900r/min。
作为本发明再进一步的方案：步骤2）中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
作为本发明再进一步的方案：步骤4）中，所述氧化焙烧的温度为750-950℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为20-5Omin。
作为本发明再进一步的方案：步骤4）中，所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
作为本发明再进一步的方案：步骤5）中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.3-0.7m/s。
所述的铁矿石的脱砷方法在制备脱砷铁矿石产品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明对含砷铁矿石的脱砷效果显著，通过生物脱砷和气化脱砷的相互配合，有效提高了脱砷效率；同时，产生的气化脱砷产物通过回收和再循环处理，减少了对环境造成环境污染，环境污染小，有利于实现含砷矿产资源的综合利用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理20min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置12天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为850℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为35min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例2
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理40min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置12天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为850℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为35min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例3
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理30min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置12天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为850℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为35min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例4
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理30min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置8天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为850℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为35min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例5
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理30min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置16天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为850℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为35min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例6
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理30min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置12天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为750℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为20min；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
实施例7
一种铁矿石的脱砷方法，它包括以下步骤：
1）将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为30目的部分占总物料重量的93%，然后加入适量的去离子水以700r/min的搅拌速率进行机械搅拌混合均匀，再以30kHz的超声频率进行超声分散处理30min，得到浓度为12%的矿浆A；通过超声分散处理，有效提高了物料的分散效果；
2）将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.15倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在27℃下静置12天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
其中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
3）将步骤2）中得到的混合料B中加入0.5倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
其中，所述氧化焙烧的温度为950℃；所述氧化焙烧的焙烧时间为5Omin；所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
5）将步骤4）中产生的气体D在600℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可；其中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成；所述载气的流速为0.5m/s。
本发明对含砷铁矿石的脱砷效果显著，通过生物脱砷和气化脱砷的相互配合，有效提高了脱砷效率；同时，产生的气化脱砷产物通过回收和再循环处理，减少了对环境造成环境污染，环境污染小，有利于实现含砷矿产资源的综合利用。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种铁矿石的脱砷方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1）制备矿浆：将含砷铁矿石投入至球磨机中进行粉磨，粉磨至得到的矿石物料中粒度为20-40目的部分占总物料重量的88-98%，然后加入适量的去离子水进行机械搅拌混合均匀，再进行超声分散处理20-40min，得到浓度为6-18%的矿浆A；
2）生物脱砷：将步骤1）中得到的矿浆A中加入0.1-0.2倍重量的菌种混合液，再用浓度为98%的硫酸调节pH值为3，在18-36℃下静置8-16天，过滤除去液体，干燥，得混合料B；
3）研磨：将步骤2）中得到的混合料B中加入0.3-0.7倍重量的焦炭，研磨混合均匀，得混合料C；
4）氧化焙烧：将步骤3）中得到的混合料C在弱氧化气氛下进行氧化焙烧，并且在氧化焙烧过程中不断翻动混合料C，并通入流动的载气用于驱赶产生的气体D，氧化焙烧后所得固体为脱砷铁矿石；
5）回收循环：将步骤4）中产生的气体D在450-750℃的温度条件下进行收尘，得到的沉降物返回步骤1）中作为含砷铁矿石使用，最后将剩余气体进行余热回收处理，使得剩余气体中的氧化砷冷凝成固体并进行回收收尘，即可。
2.根据权利要求1所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤1）中，所述超声分散的超声频率为20-40kHz。
3.根据权利要求2所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤1）中，所述机械搅拌的搅拌速率为500-900r/min。
4.根据权利要求1所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤2）中，所述菌种混合液为在生活污水中培养的达到对数生长期的氧化亚铁嗜酸硫杆菌、西北利亚硫化杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌按照体积比为3:1:2的比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤4）中，所述氧化焙烧的温度为750-950℃。
6.根据权利要求5所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤4）中，所述氧化焙烧的焙烧时间为20-5Omin。
7.根据权利要求6所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤4）中，所述弱氧化气氛中的CO2/CO体积比为2:1。
8.根据权利要求1所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤5）中，所述载气为水蒸气和空气按照体积比为5:1的比例混合而成。
9.根据权利要求8所述的铁矿石的脱砷方法，其特征在于，步骤5）中，所述载气的流速为0.3-0.7m/s。
10.一种如权利要求1-9任一所述的铁矿石的脱砷方法在制备脱砷铁矿石产品中的应用。
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