专利名称：一种用大粒度褐铁和赤铁矿石生产直接还原铁的工艺方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金和矿物加工领域，涉及一种以大粒度褐铁矿或赤铁矿石为主要原料生产直接还原铁的工艺方法。该工艺方法可以用粒度为一 50mm的褐铁和赤铁矿石进行直接还原焙烧，在还原剂的作用下把铁矿石中的褐铁矿、赤铁矿还原为金属铁，然后经磨矿和弱磁选生产直接还原铁的过程。
背景技术：
我国铁矿资源储备严重不足，在已查明的576. 71亿t铁矿石储量中，经济基础储量仅为166. 86亿t，且贫矿多，富矿少，铁矿石平均品位只有33%。随着我国的工业化进程加快，特别是钢铁产业的快速发展，中国已经成为世界最大的钢铁生产国，同时我国对铁矿资源的需求也日益增长。目前我国的铁矿资源已经远远不能满足钢铁产业的需求，超过60% 的铁矿石原料依赖进口，并且不得不被迫接受进口铁矿石价格的不断上涨。因此如何最大限度地开发和利用国内现有的铁矿石资源，为我国钢铁工业持续稳定的发展提供足量和优质的铁矿原料，已成为我国选矿领域亟待解决的问题。我国褐铁矿、赤铁矿石储量较大，已探明储量约为369. 83亿t，但由于矿石中赤铁矿、褐铁矿的粒度细，与脉石矿物的结合紧密，特别是褐铁矿具有化学成分不固定、含铁量不稳定、磁性弱、可浮性差、水分含量变化大、碎磨过程中容易过粉碎等性质，使得某些赤铁矿褐铁矿采用常规选矿方法很难获得高品位的铁精矿，而且金属回收率也比较低，造成资源的极大浪费。直接还原焙烧一磁选法生产直接还原铁工艺在复杂难选铁矿石的高效利用中已经取得了很好的效果，但需要把矿石破碎达到_4mm以下才能实现，并因其生产规模有限而难以发挥该工艺的优势。
发明内容
本发明目的是为了解决传统的还原焙烧一磁选法工艺在细粒度(_4mm)下用生产还原铁规模有限的问题，直接对大粒度(_50mm)的褐、赤铁矿石进行还原焙烧一弱磁选生产还原铁的工艺方法，以达到提高焙烧效率、节省投资成本、节能降耗的目的。一种用褐铁矿石和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁的工艺方法。其特征是以粒度小于50mm，铁品位在25%以上的赤、褐铁矿为原料，以煤为还原剂，同时添加一定比例的助熔剂。铁矿石、还原剂和助熔剂按10: (Γ4) (0.5 2)的比例混合均勻，对不同产地矿石，还原剂和助熔剂的比例可根据所用铁矿石的性质进行适当调整。助熔剂以氢氧化钠为主要成分，为降低成本，还原剂优选挥发分大于30%的褐煤。铁矿石和作为还原剂使用的煤、助熔剂在焙烧炉中还原焙烧一定时间，得到的焙烧矿磨矿后经过弱磁选可以使金属铁得到充分有效的回收。采用该工艺方法生产的还原铁产品中铁品位可以达到90%以上，可以直接用于炼钢，铁的回收率一般大于80%。该工艺明显地提高了褐铁、赤铁矿的利用效率，简化了工艺流程。实施该工艺方法的步骤、条件为首先将赤、褐铁矿石破碎到-50mm粒度范围，按比例添加还原剂和助熔剂，然后混合均勻，在高温炉1100 1250°C条件下焙烧12(Γ240分钟；焙烧矿经过自然冷却后进行磨矿，磨矿浓度一般为60% 65%，产品粒度一 0. 074mm占 85% 90%左右，需要根据不同矿石性质通过试验确定；磨矿产品在磁场强度11(T200 kA/ m条件下磁选得到直接还原铁。本发明对传统的直接还原焙烧一磁选工艺进行了改进，将粒度较大的难选赤、褐铁矿石直接进行焙烧还原为金属铁，不仅简化了原矿破碎流程，而且可以扩大生产规模，提高了资源利用率。经多次实践证明采用所发明的工艺方法可以得到铁品位和回收率较高的直接还原铁，使褐铁、赤铁矿这类在过去利用率低的难选、难用矿种得到高效利用。本发明改进了传统的还原焙烧一磁选法生产直接还原铁的工艺，将粒度小于 50mm的原矿在有还原剂和助熔剂的条件下进行直接还原焙烧，并经磨矿磁选得到铁品位大于90%的直接还原铁产品，使褐铁、赤铁矿在焙烧过程中得到充分还原，解决了细粒度 (-4mm)下用生产还原铁规模有限的问题，达到了提高焙烧效率、节省投资成本、节能降耗的目的。利用本发明的工艺方法，可有效地用粗碎后的褐铁、赤铁矿石生产直接还原铁，铁的品位和回收率分别可以达到90%和80%以上，从而实现褐铁、赤铁矿的充分利用。与传统
的工艺相比具有如下优点①工艺方法本身较传统方法简单，原矿不需要细碎，简化了破
碎步骤，起到节能降耗的作用；②所用还原剂和助熔剂种类简单，来源广泛；③充分利用
了焙烧竖炉生产规模大的优点，提高了生产效率，实现了资源的充分利用；④可以不使用成本较高，污染较严重的隧道窑进行工业生产，可以使用其他可以大规模生产的焙烧设备，可以有效降低还原焙烧过程的成本，减轻环境污染。
附图1所示为褐铁、赤铁矿石经粗碎后在焙烧竖炉中直接还原焙烧一磁选工艺流程。
具体实施例方式为更好地描述本发明，下面结合附图用实施例对本发明提供的还原剂作进一步详细描述。实施例1
某褐铁矿全铁含量49. 55%，主要脉石矿物为石英。原矿500g粗碎至100% - 50mm,添加还原剂和助熔剂，还原剂的用量为30% ；混勻后在1200°C下还原焙烧120min ；冷却；在浓度60%左右磨至粒度-0. 074mm占51%，在磁场强度198. 73kA/m磁选。获得铁品位90. 2%， 铁回收率89. 3%的直接还原铁。实施例2
原料为某含铁33. 48%的赤铁矿石，主要脉石矿物为石英。原矿500g粗碎至100% -50mm，添加还原剂和助熔剂，还原剂的用量为30% ；混勻后在1200°C下还原焙烧MOmin ； 冷却；两段磨矿，两端磁选，磁场强度198. 73kA/m。获得铁品位89. 3%，回收率83. 37%的直接还原铁。
实施例3
某褐铁矿全铁含量33. 75%，主要脉石矿物为石英。原矿500g粗碎至100% - 50mm,添加还原剂和助熔剂，还原剂的用量为30%，助熔剂5% ；混勻后在1200°C下还原焙烧ISOmin ； 冷却；在浓度60%左右一段磨矿30min至粒度-0. 074mm占85%，在磁场强度198. 73kA/m磁选。获得铁品位89. 92%，铁回收率94. 93%的直接还原铁。
权利要求
1.一种大粒度褐铁和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁的工艺方法，其特征在于原矿粗碎至粒度范围为100% - 50mm,该工艺方法以粒度小于50mm，铁品位在25%以上的赤、 褐铁矿为原料，以煤为还原剂，同时添加一定比例的助熔剂；铁矿石、还原剂和助熔剂按10: (1 4) (0. 5 2)的比例混合均勻，对不同产地矿石，还原剂和助熔剂的比例根据所用铁矿石的性质进行适当调整；在焙烧炉中进行直接还原焙烧，并采用磨矿一弱磁选法得到铁品位90%，铁的回收率大于80%的直接还原铁产品； 该工艺还原温度1100°C 1250°C，具体温度根据矿石的性质确定，还原时间120 240分钟；还原剂和助熔剂的作用有两个，一方面可以促进矿石中铁矿物的还原，另一方面可以与脉石矿物发生反应，改变矿石的结构，使生成的金属铁更易于与脉石矿物单体解离，从而提高产品中铁的品位。
2.如权利要求1所述的一种大粒度褐铁矿石和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁的工艺方法，其特征在于以氢氧化钠为助熔剂，还原剂选用挥发分大于30%的褐煤。
3.如权利要求1或2所述的一种大粒度褐铁矿石和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁的工艺方法，其特征在于焙烧矿经过自然冷却后进行磨矿，磨矿为固体质量分数60% 65%，产品粒度一 0. 074mm占85% 90% ；直接还原焙烧后得到的焙烧产物采用磨矿一弱磁选法回收还原生成的金属铁，磁场强度110 200 kA/m。
全文摘要
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种用于铁主要以褐铁矿和赤铁矿存在的铁矿石，在焙烧竖炉中采用直接还原焙烧方法生产还原铁的工艺方法。其特征在于原矿粗碎至粒度范围为100%–50mm，与特制的还原剂和助熔剂按比例充分混合，在焙烧竖炉中进行直接还原焙烧，并采用磨矿磁选法得到铁品位90%，铁的回收率大于80%的直接还原铁产品；该工艺还原温度1100℃～1250℃，具体温度根据矿石的性质确定，还原时间120~240分钟。该工艺可以根据不同的矿石性质，添加不同量的还原剂和助熔剂。
文档编号C21B13/00GK102268503SQ20111023667
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者孙体昌, 寇珏, 张伟, 张继平 申请人:北京科技大学, 宁夏展绿低碳科技有限公司