高磷鲕状赤铁矿气基直接还原-磨矿磁选的炼铁工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铁矿的炼铁工艺，尤其涉及一种高磷鮞状赤铁矿气基竖炉直接还原-磨矿磁选的非高炉炼铁工艺。
【背景技术】
[0002]随着我国冶金行业的发展，我国对铁矿石的需求量也日益增加。由于我国铁矿石供给严重不足，因此我国对进口铁矿石的依赖越来越大，为了保证我国钢铁行业的持续健康发展，加强对闲置铁矿石的科研攻关显得迫在眉睫，高磷鮞状赤铁矿因其储量巨大的特点，正越来越引起人们的重视。
[0003]用于处理高磷鮞状赤铁矿的现有技术中包括常规选矿方法和直接还原方法。常规选矿无法由于无法破坏或者是极难破坏高磷鮞状赤铁矿中的鮞核结构，故铁回收率、铁品位及脱磷率均不理想。直接还原方法中隧道窑进行小规模的生产，虽然也能达到较好的技术指标，但是，由于产量低，能耗较高，污染严重，已经被许多国家明文禁止；转底炉由于高温易粘结，还原效果不理想，故也不适于处理高磷鮞状赤铁矿。
【发明内容】
[0004]鉴于上述现状，本发明旨在提供一种高磷鮞状赤铁矿气基直接还原-磨矿磁选的炼铁工艺。本发明采用非高炉直接还原方法，通过合理的工艺参数配置，在阻碍含磷矿物还原的同时，实现矿石中铁氧化物的还原，后期通过磁选的方式实现铁与磷的分离，为钢铁行业提供优质铁原料。
[0005]本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:一种高磷鮞状赤铁矿气基直接还原-磨矿磁选的炼铁工艺，是指将高磷鮞状赤铁矿、煤、消石灰、水玻璃四种物质按一定比例经过湿混、造粒、干燥后，送入气基还原竖炉中，在还原气体的作用下，铁氧化物还原为单质铁，使磷在CaO的固磷作用下保持在矿渣中，然后经磨矿、磁选后产生铁精矿和富磷渣的过程。
[0006]所述高磷鮞状赤铁矿、煤、消石灰、水玻璃四种物质的配比是:按重量百分比，高磷鮞状赤铁矿:72% ;煤:11% ;消石灰:12% ;水玻璃:5%。
[0007]所述水玻璃，用纯度为40% -47%的水玻璃，有效成分为5Na20.2Si02。
[0008]所述煤，为非炼焦煤，煤粉粒度>60目。
[0009]所述消石灰，为生石灰配加重量占生石灰32%的水混合而成。
[0010]所述还原气体为煤气，成分要求:C0+H2>90%、N2〈10%。
[0011]所述还原气体分为高温和低温两路通入，其中高温还原气体为1000-1100°C，从竖炉的中下部通入，低温还原气体是经过冷却的炉顶煤气，温度低于75°c，从炉底部通入。
[0012]具体讲，该工艺包括如下步骤:
[0013]第一步，原料准备
[0014]准备4种原料:高磷鮞状赤铁矿粉、煤粉、消石灰、水玻璃，其中水玻璃纯度40% -47%，煤粉为非炼焦煤，消石灰为生石灰配加重量占生石灰32%的水混合而成；
[0015]第二步，将所述4种原料按以下重量比进行混合调匀
[0016]高磷鮞状赤铁矿:72% ;煤:11% ;消石灰:12% ;水玻璃:5% ;
[0017]第三步，造粒并干燥
[0018]将所述匀混料放置到压球机上进行压球，压出的球团送入到干燥器中进行干燥；
[0019]第四步，冶炼
[0020]将球团从气体还原竖炉顶部送入竖炉中，同时自炉顶向下2/3处通入1000-1100°C的还原煤气，在竖炉底部通入经过处理的炉顶煤气，温度低于75°C ；
[0021]还原时间为4h;
[0022]所述还原煤气的成分要求是C0+H2>90%、N2〈10% ；
[0023]第五步，磨矿-磁选
[0024]将竖炉底部排料口排出的物料进行磨矿-磁选，将磁选后的铁料造块，形成块状铁料。
[0025]进一步讲，在压球之后、干燥之前，经过将所述球料进行筛选，留下筛上物的步骤。
[0026]所述磨矿磁选过程包括:采用棒磨机进行一次性磨矿8min，然后采用磁选机进行一次性选别。
[0027]由本发明提供的上述技术方案可以看出，本发明所述的一种高磷鮞状赤铁矿气基竖炉直接还原-磨矿磁选的非高炉炼铁工艺，由于将高磷鮞状赤铁矿72%、煤11 %、消石灰12%和水玻璃5%混匀造球，并在竖炉内通入高温还原气体进行还原冶炼，并利用氧化钙对磷的固化作用实现还原铁、留磷的目的；之后，通过磨矿、磁选分离出铁，造块，形成块状铁料，可以将尚憐麵状赤铁矿的金属化率达到90%以上，磁选精矿品位提尚到78%，铁回收率可超过90%，铁精矿中含磷量可降低70%。
[0028]本发明中，利用气基还原温度低、速度快的特点，将高磷鮞状赤铁矿中的铁氧化物还原为单质铁，并利用CaO的固磷作用，使磷保持在渣中，经磨矿磁选后产生富磷渣。本发明的工艺与其它工艺路线相比，具有还原温度较低、还原速度快、流程短、效率高、成本低、产品品质高、易于规模生产、实用价值高的特点。采用本发明，省去了传统工艺污染大的烧结、焦化工艺，可以最大限度的合理利用自然资源和能源，是一种利用高磷鮞状赤铁矿进行炼铁的尚效环保工艺。
[0029]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的一种高磷鮞状赤铁矿气基竖炉直接还原-磨矿磁选的非高炉炼铁工艺的流程图。
[0031]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和优选实施例来具体描述本发明，其中，附图构成本申请一部分，并与实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0033]本发明一种高磷鮞状赤铁矿气基竖炉直接还原-磨矿磁选的非高炉炼铁工艺，主要是讲将高磷鮞状赤铁铁矿粉，按照一定比例配合煤粉、消石灰(生石灰+水)、水玻璃后，造粒、筛分、干燥后，投入气基直接还原竖炉中，在高温还原气体的作用下，使高磷鮞状赤铁矿中的铁氧化物还原为单质铁，并利用CaO的固磷作用，使磷保持在矿渣中，然后经磨矿、磁选后产生铁精矿和富磷渣的过程。
[0034]其较佳的【具体实施方式】如图1所示，包括如下步骤:
[0035]I)首先进行原料准备
[0036]准备5种原材料:高磷鮞状赤铁矿、煤、消石灰、水玻璃。上述原材料以粉状形态混入口 ο
[0037]高磷鮞状赤铁矿:适用于典型的“宁乡式”高磷鮞状赤铁矿，这种矿一般的含铁35-52 %，含硅8-18 %，含铝和钙3-9 %，含磷0.3-1.8 %。当然，自然界其他类高磷鮞状赤铁矿也可以适用于此工艺。
[0038]煤:可以选择各种非炼焦煤。
[0039]消石灰:为生石灰配加重量占生石灰32%的水混合而成。因为生石灰造球容易使球团粉化，故需对生石灰加水进行消化。
[0040]水玻璃:选用纯度为40% -47%的水玻璃，有效成分为5Na20.2Si02。
[0041]2)将上述4种原料按以下重量比进行配匀
[0042]配比如下:高磷鮞状赤铁矿:72% M:11% Γ消石灰:12% ;水玻璃:5%。煤低于此数值，还原过程中会造成铁晶粒不能有效凝聚长大，消石灰的数值影响球团碱度，低于此数值则会导致球团熔点降低，使球团在竖炉中发生粘连，导致竖炉堵塞，水玻璃低于此数值会使得球团强度降低，不能达到竖炉生产标准。
[0043]3)造球
[0044]将上述匀混料放置到压球机上进行压球，压出的球团送入到干燥器中进行干燥。如果压球过程中出现了碎渣，可以在球团送入干燥器之前过圆辊筛进行筛选。在干燥之后也可加入筛选的过程。
[0045]适用的压球机可以是对辊式高压压球机，造出来的球块硬度高，出球率高，残渣少，球团粒度合适。
[0046]这一实施例中是以造球的方式将混合物造粒成型，因为球状物表面圆滑流动性强，另外利用圆滚法成球加工也方便，但是本发明并限定于此，任何有利于流动的粒状都可以，比如圆柱形，椭圆形等等。
[0047]4)冶炼
[0048]干燥的球团进行冶炼。将球团从还原竖炉顶部送入竖炉中，在竖炉中下部，约自炉顶向下2/3处，设置高温气体入口，通入1100-1200°C的高温还原煤气；同时在竖炉底部开设低温气体入口，通入低于或等于常温(一般为25°C )的还原煤气。
[0049]这里的还原煤气的成分要求是C0+H2>90%、N2〈10%，因为只有含有大量的还原气体CO才能充分的使反应物还原彻底。
[0050]经过竖炉冶炼出来的是海绵铁，经过实践验证，上述工艺出来的铁料温度大约在100C -2000C，不用再进行冷却处理，直接可送入磨矿磁选。
[0051]5)将所述海绵铁进行磨矿磁选，选别后的铁粉采用压块设备进行压制造块，形成块状铁料，便于运输和冶炼，完成提炼工艺。
[0052]在本发明中，我们选择竖炉，上述的竖炉可为所有适用的气基直接还原的竖炉设备。因为竖炉适合于气基反应机制，固体与气体逆向流动(固体往下走，气体往上走)，