本发明涉及一种冶金领域，尤其涉及一种利用低品位复杂铁矿制备碳化铁的方法。
背景技术：
我国铁矿资源丰富，其储量约为150亿t。虽然我国铁矿资源丰富，但是与其它含铁矿资源丰富的国家相比，我国铁矿资源：①贫矿多富矿少，其中97.5％的铁矿为贫铁矿，大部分铁矿石的铁品位在25-35％之间；②矿石类型和成分复杂，其中占18.0％的赤铁矿石，占3.4％的菱铁矿石，占2.3％的褐铁矿石，占1.1％的镜铁矿石和占5.3％的混合矿石等五种类型矿石，由于选别性能差，其贫矿多数尚未被利用。我国作为钢铁大国，70％以上的铁矿石依赖进口，这严重制约了我国钢铁行业的可持续发展。因此，如能高效开发利用这些贫铁矿，可缓解我国铁矿资源短缺的压力，对我国钢铁行业的可持续发展具有重要意义。
碳化铁是一种电炉炼钢用的原料，它具有不自燃、二次氧化不敏感、氧化铁含量低、制备过程能耗低、碳含量高可大幅降低电炉电耗等优点。因此，碳化铁是一种优质的电炉炉料。由于电炉炉料的脉石含量高会导致其炼钢过程电耗极大增加，因此目前碳化铁制备只能利用高品位的铁矿石。但是我国的富矿资源少，只占铁矿储量的2.5％。因此，如能利用低品位铁矿制备出高品位碳化铁，这不仅有望大幅促进我国低品位铁矿资源的高效开发利用，而且可以为我国钢铁行业提供优质的炼钢原料。
目前国内外碳化铁的制备方法主要包括以下方法：
传统的碳化铁制备方法是以高品位的铁矿石为原料，以co、co2和h2的混合气体或ch4和h2的混合气体为渗碳气体，在550-850℃之间和流化床中进行渗碳得到碳化铁粉。
将高品位铁矿粉制备成团块，团块在900°左右焙烧一段时间，再以co、co2和h2的混合气体或ch4和h2的混合气体为渗碳气体，在550-850℃之间进行渗碳制备得到含有碳化铁的团块。
现有的渗碳技术是将高品位的铁矿粉或铁矿团块，在co、co2和h2的混合气体或ch4和h2的混合气体中和550-850℃温度范围内进行渗碳，其中的铁矿物转化为碳化铁，而脉石的物相组成不变，矿石中含有的脉石最终会存在于碳化铁中一起加入到电炉中进行炼钢。而脉石含量增加会大大增加电炉炼钢过程的电耗，因此传统制备碳化铁的方法只能以高品位铁矿石为原料，无法以低品位铁矿石为原料。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种能够利用低品位复杂铁矿为原料制备碳化铁的方法，高效快捷，成本低廉，节能环保。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种利用低品位复杂铁矿制备碳化铁的方法，包括：
将低品位复杂铁矿与粘结剂混合均匀，并制成造球料；
将所述造球料造生球并干燥后进行焙烧，得到渗碳用球团；
将所述渗碳用球团在co+co2+h2或ch4+h2气体中进行渗碳、惰性气氛中冷却，得到渗碳后球团；
将所述渗碳后球团进行湿式球磨，球磨后进行湿式磁选、干燥得到碳化铁。
优选的，制成造球料具体包括：
在所述低品位复杂铁矿与粘结剂混合时加水，混合均匀，得到造球料。
优选的，所述的低品位复杂铁矿为铁品位较低的菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿、高铝铁矿、磁铁矿和镜铁矿中的一种或多种；
优选的，所述的粘结剂为膨润土或消石灰；
优选的，所述的粘结剂用量范围为0-3％；
优选的，所述生球直径为8-16mm。
优选的，将所述造球料造生球并干燥后进行焙烧具体为：干球在氧化性、中性或还原性气氛中，于900-1100℃下焙烧5-30min。
优选的，所述渗碳的温度为550-850℃、渗碳时间为30-300min。
优选的，所述渗碳使用的气体co+co2+h2中co：co2：h2体积比为(50～100)：(0～30)：(0～20)；
或所述ch4+h2中ch4：h2体积比为(10～100)：(0～90)。
优选的，所述将所述渗碳后球团进行湿式球磨，球磨后进行湿式磁选具体为：
渗碳后的球团破碎到粒度小于1mm后进行湿式球磨，然后在磁选机中进行湿式磁选；
所诉磁选过程的磁场强度为50～200mt。
本法明提供了一种利用低品位复杂铁矿制备碳化铁的方法，其中铁矿球团渗碳后，通过湿式球磨可实现碳化铁和脉石的解离，再通过湿式磁选可以有效分离碳化铁和脉石，得到高品位的碳化铁，这可以显著降低制备碳化铁所需原料的铁品位限制，极大的扩大碳化铁原料的来源。另外，本发明以低品位复杂铁矿为原料，通过高温固结、渗碳、湿式球磨和磁选后可提纯碳化铁，得到优质的附加值较高的炼钢用原料(碳化铁)，其附加值均高于传统方法用低品位复杂铁矿制备的铁精矿或还原铁粉的附加值，这可极大促进低品位复杂铁矿铁的高效利用。除此以外，本发明可以有效提高碳化铁的品位，降低以碳化铁为原料的电炉炼钢过程电耗。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明的技术方案为采用一种利用低品位复杂铁矿制备碳化铁的方法，包括：
将低品位复杂铁矿与粘结剂混合均匀，并制成造球料；
将所述造球料造生球并干燥后进行焙烧，得到渗碳用球团；
将所述渗碳用球团在co+co2+h2或ch4+h2气体中进行渗碳、惰性气氛中冷却，得到渗碳后球团；
将所述渗碳后球团进行湿式球磨，球磨后进行湿式磁选、干燥得到碳化铁。
为了更好的将低品位的复杂铁矿制备碳化铁，首先将原料和粘结剂进行混合，制成造球料具体包括，在所述低品位复杂铁矿与粘结剂混合时加水，混合均匀，得到造球料。加水的量以造球料在造球过程容易成球为基准。
按照本发明，所述的低品位复杂铁矿为铁品位较低的菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿、高铝铁矿、磁铁矿和镜铁矿中的一种或多种。所述的粘结剂为膨润土或消石灰。
优选的，所述的粘结剂用量范围为0-3％，更优选为1.5～3％，最优选为1.8％～3％。所述生球直径为8-16mm。
制备球团后，对球团进行焙烧，将所述造球料造生球并干燥后进行焙烧具体为：干球在氧化性、中性或还原性气氛中，于900-1100℃下焙烧5-30min。所述渗碳的温度为550-850℃、渗碳时间为30-300min。
优选的，所述渗碳使用的气体co+co2+h2中co：co2：h2体积比为(50～100)：(0～30)：(0～20)，更优选为(55～80)：(10～25)：(5～20)，最优选为(60～65)：(15～20)：(10～20)。
或所述ch4+h2中ch4：h2体积比为(10～100)：(0～90)，更优选为(20～70)：(10～60)，最优选为(40～60)：(40～60)。
渗碳后，球团中的铁与碳形成碳化铁，再通过湿式球磨和湿式磁选进行分离，所述将所述渗碳后球团进行湿式球磨，球磨后进行湿式磁选具体为：
渗碳后的球团破碎到粒度小于1mm后进行湿式球磨，然后在磁选机中进行湿式磁选；所诉磁选过程的磁场强度为50～200mt。
以下为本发明的具体实施例：
实施例1：菱铁矿的铁品位33.20％，菱铁矿小于0.075mm粒级的含量为78.58％，小于0.045mm含量为66.06％。将添加了2％膨润土的菱铁矿在圆盘造球机中制备成直径为8-16mm的生球，造球时间为10min，生球落下强度为3.2次/0.5m，生球干燥后在900℃下和氮气中焙烧15min后再在700℃的温度下和co：co2：h2为60：20：20的混合气体中渗碳180min，热球在氮气中冷却。冷却后球团破碎到小于1mm。在矿浆浓度为50％的条件下，在锥形球磨机中球磨4min得到球磨细度90％小于200目，然后矿浆在磁场强度为150mt的磁选机中磁选，可得到碳化铁品位为84.2％，铁的回收率78％的碳化铁。
实施例2：菱铁矿的铁品位40.82％，菱铁矿小于0.075mm粒级的含量为81.58％。将添加了2.1％膨润土的菱铁矿在圆盘造球机中制备成直径为8-16mm的生球，造球时间为10min，生球落下强度为3.5次/0.5m，生球干燥后在900℃下和氮气中焙烧15min后再在800℃的温度下和ch4：h2为60：40的混合气体中渗碳70min，热球在氮气中冷却。冷却后球团破碎到小于1mm。在矿浆浓度为50％的条件下，在锥形球磨机中球磨5min得到球磨细度95％小于200目，然后矿浆在磁场强度为150mt的磁选机中磁选，可得到碳化铁品位为87.2％，铁的回收率80％的碳化铁。
实施例3：褐铁矿的铁品位为41.23％，褐铁矿小于0.075mm粒级的含量为83.53％。将添加了1.8％膨润土的褐铁矿在圆盘造球机中制备成直径为8-16mm的生球，造球时间为10min，生球落下强度为3.6次/0.5m，生球干燥后在900℃下和空气中焙烧20min，然后再在650℃的温度下和co：co2：h2为60：20：20的混合气体中渗碳200min，热球在氮气中冷却。冷却后球团破碎到小于1mm。在矿浆浓度为50％的条件下，在锥形球磨机中球磨4min得到球磨细度95％小于200目，然后矿浆在磁场强度为160mt的磁选机中磁选，可得到碳化铁品位为85.2％，铁的回收率76％的碳化铁。
实施例4：高铝铁矿的铁品位为46.63％，褐铁矿小于0.075mm粒级的含量为81.43％。将添加了2.5％膨润土的褐铁矿在圆盘造球机中制备成直径为8-16mm的生球，造球时间为10min，生球落下强度为3.0次/0.5m，生球干燥后在950℃下和空气中焙烧20min，然后再在700℃的温度下和co：co2：h2为65：15：20的混合气体中渗碳200min，热球在氮气中冷却。冷却后球团破碎到小于1mm。在矿浆浓度为50％的条件下，在锥形球磨机中球磨4min得到球磨细度96％小于200目，然后矿浆在磁场强度为150mt的磁选机中磁选，可得到碳化铁品位为86.3％，铁的回收率80％的碳化铁。
实施例5：赤铁矿的铁品位为38.65％，其小于0.075mm粒级的含量为83.55％。将添加了3.0％膨润土的褐铁矿在圆盘造球机中制备成直径为8-16mm的生球，造球时间为10min，生球落下强度为3.0次/0.5m，生球干燥后在1000℃下和空气中焙烧20min，然后再在750℃的温度下和ch4：h2为50：50的混合气体中渗碳80min，热球在氮气中冷却。冷却后球团破碎到小于1mm。在矿浆浓度为50％的条件下，在锥形球磨机中球磨3min得到球磨细度92％小于200目，然后矿浆在磁场强度为120mt的磁选机中磁选，可得到碳化铁品位为86.89％，铁的回收率82％的碳化铁。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。