一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将钢渣中的铁还原后磁选分离的方法，具体是利用高碳含量粉煤灰作为还原剂，微波热处理还原钢渣并进行磁选的方法，尤其是一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法。
【背景技术】
[0002]钢渣是炼钢过程中产生的废渣，数量约为钢产量的15?20%。我国钢渣的年排放从2009年2. 6亿吨增加到2013年峰值时的3. 4亿吨，大量的钢渣堆放，给土壤、水体、大气等都带来严重的污染，甚至对人们的健康构成威胁。但目前我国钢渣利用率仅为30%左右，远远低于国外60%的利用率水平。如果利用碳热还原技术将钢渣中铁、锰等有用的金属回收，其它成分则可以得到更有效的利用，从而大大提高钢渣的利用价值。但是钢渣中的铁大部分是非磁性或弱磁性的铁（Fe0，Fe203)的形式存在，通常的磁选方法很难选出，因此只有将钢渣中非磁性氧化物还原为强磁性铁，才能经过磁选加以利用。
[0003]铸钢炼钢电炉在除尘收集系统中产生的电炉除尘灰中含有较多有价值的金属元素，如铁、锰、锌等，但由于其中的铁以弱磁性Fe203形式存在，且粒度很小，很难用磁选的方法选出，造成资源浪费。
[0004]煤化工中产生的粉煤灰由于其与普通粉煤灰的成分差异较大，含有大量无定形碳，总碳含量较高，但固定碳含量较低，其中SiOjP A1 203含量远远低于普通粉煤灰成分，因此无法与普通粉煤灰同样处理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，能够克服现有技术的不足，提供一种利用高碳含量粉煤灰作为还原剂，通过微波还原方法在800°C -900 V的较低温度下将钢渣中的非磁性二价铁及弱磁性三价铁还原成为铁，再通过磁选方式回收成为铁矿石的替代品，从而达到以废治废的目的。
[0006]—种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
[0007](1)以转炉钢渣为原料，用粉碎机将其粉碎至彡0. 3mm ;
[0008](2)将还原剂与粉碎后的转炉钢渣混合，送至微波反应炉中，从室温至500°C控制升温速率在50-80°C /min，从500°C至800°C _900°C的焙烧温度控制升温速率为20-40°C /min，最后在800°C -900°C的焙烧温度下保温还原焙烧20_30min ；
[0009](3)将培烧后的混合物冷却至室温；
[0010](4)将混合物磨碎至彡100目，利用磁选方法进行分离，得到铁精矿和尾矿。
[0011]步骤（2)中还原剂采用高碳含量的粉煤灰，即粉煤灰按质量百分比计总碳含量彡35%，并且还原剂加入量为转炉钢渣质量的10-25%。
[0012]步骤⑴转炉钢渣中以Fe203的质量百分比计总铁含量为15% -30%。
[0013]步骤(4)中磁选方法具体是指使用弱磁选铁的方法，在CXG型磁选管中进行，控制磁选的磁场强度为0.08-0.12特斯拉。
[0014]本发明提供了一种利用高碳含量粉煤灰作为还原剂，将钢渣中的非磁性氧化铁的还原成为铁后采用弱磁选方法，属于冶金及资源回收利用技术。具体是以转炉钢渣作为原料，将原料粉碎至粒度小于0.3mm后加入一定量的高碳含量粉煤灰作为还原剂，将物料送入微波还原设备中进行还原，还原后的物料经过磁选，得到铁精矿。本发明采用高碳含量的粉煤灰作为还原剂，利用微波还原，降低了焙烧温度，节约了原料成本，是一种以废治废的新方法。
【具体实施方式】
[0015]一种利用微波还原方式将钢渣中的非磁性和弱磁性铁还原回收铁的方法，其具体技术路线包括以下步骤:
[0016]1、以转炉钢渣为原料，将其中的大块铁进行磁选后，用粉碎机将其粉碎至0.3mm以下。粉碎后的钢渣的总铁含量为％ 20-30% (以Fe2O3计)，单质铁含量小于0.5% ;
[0017]2、按一定比例将高碳含量粉煤灰与粉碎后的钢渣混合，采用搅拌模式使物料混合均匀。还原剂高碳含量粉煤灰其加入量为钢渣的10-15% ;
[0018]3、将混合物送至微波反应炉中，从室温至500 °C升温速率在50-80 °C /min, 500 °C -焙烧温度升温速率为40-20 V /min,在800 V -900 °C下保温还原焙烧20-30min，还原焙烧主要涉及的化学反应为
[0019]FeO+C —Fe+CO;
[0020]2Fe0+C — 2Fe+C02；
[0021 ] Fe203+C — 2Fe+3C0 ;
[0022]2Fe203+3C — 4Fe+3C02；
[0023]4、将焙烧后的混合物冷却至室温；
[0024]5、将冷却至室温的混合物在振动磨中研磨1-2分钟，磨碎至小于100目；
[0025]6、将混合物加水然后送入CXG型磁选管，用常规方法进行磁选，控制磁选的磁场强度为0.08-0.12特斯拉，使磁性矿物与脉石分离，得到铁精矿和尾矿。
[0026]实施例1:
[0027]取宁夏钢铁集团转炉缓冷钢渣(钢渣的主要成分为CaO 45% ,S12 25% ,Fe2O325% ,MgO 3% )初步筛选除去大部分单质铁，筛选后的钢渣用下列工艺方法处理。
[0028]具体工艺步骤为:
[0029]1、用粉碎机将钢渣粉碎，至2.0mm,用2._筛筛除大颗粒(主要为单质铁，该部分可直接回收)，其余部分粉碎至0.3mm以下。粉碎后的钢渣的总铁含量以Fe2O3计为23%(质量百分比，下同)，单质铁含量小于0.5%。
[0030]2、按比例100克钢渣中加入12克粉煤灰(主要成分为Al2O3 18%，S12 24%，C45-55% )，搅拌5-10分钟，混合均匀；
[0031]3、将混合物送至微波反应炉中，从室温至500°C升温速率在50°C /min，500°C至850 °C温度升温速率为30 °C /min，在850 °C下保温还原焙烧30min。
[0032]4、将步骤3培烧后的矿料从炉中取出，密闭，自然冷却。
[0033]5、将冷却至室温的混合物在振动磨中研磨1-2分钟，磨碎至不超过100目。
[0034]6、将混合物加水然后送入CXG型磁选管，进行磁选，控制磁选的磁场强度为0.10特斯拉，使磁性矿物与脉石分离，得到铁精矿和尾矿。得到的铁精矿品位为58%。
[0035]实施例2:
[0036]宁夏共享集团铸钢电炉除尘灰(主要成分为Al2O3 3% ,S12 16% ,Fe2O3 45%),粒度在500目左右，具体工艺步骤如下:
[0037]1、将100克除尘灰中加入23克粉煤灰，混合均匀；
[0038]2、将混合物送至微波反应炉中，从室温至500 °C升温速率在80 °C /min, 500 °C -800 °C，升温速率为50 °C /min,在800 °C下保温还原焙烧20min ；
[0039]3、将步骤3培烧后的矿料从炉中取出，密闭冷却；
[0040]4、将混合物加水然后送入CXG型磁选管，用常规方法进行磁选，控制磁选的磁场强度为0.12特斯拉，使磁性矿物与脉石分离，得到铁精矿和尾矿。得到的铁精矿品位为90%。
[0041]实施例3:
[0042]宁夏钢铁集团转炉缓冷钢渣(主要成分为CaO 40%，S12 25%，Fe2O3 20%，MgO3% )，用普通粉碎机将钢渣粉碎，经过CXG型磁选管湿式磁选，除去其中的磁性单质铁和磁性氧化铁，磁选强度为0.12特斯拉，其尾渣成分中总铁含量〈18%。
[0043]尾渣利用下列方法处理，具体工艺步骤为
[0044]1、用普通粉碎机将钢渣粉碎至0.3mm(含0.3mm)以下。
[0045]2、取100克钢渣中加入9克粉煤灰，搅拌5-10分钟，混合均匀；
[0046]3、将混合物送至微波反应炉中，从室温至500 °C升温速率在50 °C /min, 500 °C -850 °C升温速率为30 °C /min,在850 °C下保温还原焙烧30min。
[0047]4、将步骤3培烧后的矿料从炉中取出，密闭自然冷却。
[0048]5、将冷却至室温的混合物在振动磨中研磨1-2分钟，磨碎至不超过100目；
[0049]6、将混合物加水然后送入CXG型磁选管，用常规方法进行磁选，控制磁选的磁场强度为0.08-0.12特斯拉，使磁性矿物与脉石分离，得到铁精矿和尾矿。铁精矿品位为52%。
【主权项】
1.一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)以转炉钢渣为原料，用粉碎机将其粉碎至<0.3mm ; (2)将还原剂与粉碎后的转炉钢渣混合，送至微波反应炉中，从室温至500°C控制升温速率在50-80°C Mn，从500°C至800°C _900°C的焙烧温度控制升温速率为20-40°C /min，最后在800°C -900°C的焙烧温度下保温还原焙烧20-30min ； (3)将培烧后的混合物冷却至室温； (4)将混合物磨碎至<100目，利用磁选方法进行分离，得到铁精矿和尾矿。2.如权利要求1所述的一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，其特征在于:步骤(2)中还原剂采用高碳含量的粉煤灰，即粉煤灰按质量百分比计总碳含量多35%，并且还原剂加入量为转炉钢渣质量的10-25%。3.如权利要求1所述的一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，其特征在于:步骤(I)转炉钢渣中以Fe2O3的质量百分比计总铁含量为15% -30%。4.如权利要求1所述的一种利用高碳含量粉煤灰回收钢渣中铁的方法，其特征在于:步骤(4)中磁选方法具体是指使用弱磁选铁的方法，在CXG型磁选管中进行，控制磁选的磁场强度为0.08-0.12特斯拉。
【专利摘要】本发明涉及一种将钢渣中的铁还原后磁选分离的方法。其特点是，包括如下步骤：(1)以转炉钢渣为原料，用粉碎机将其粉碎至≤0.3mm；(2)将还原剂与粉碎后的转炉钢渣混合，送至微波反应炉中，从室温至500℃控制升温速率在50-80℃/min，从500℃至800℃-900℃的焙烧温度控制升温速率为20-40℃/min，最后在800℃-900℃的焙烧温度下保温还原焙烧20-30min；(3)将培烧后的混合物冷却至室温；(4)将混合物磨碎至≤100目，利用磁选方法进行分离，得到铁精矿和尾矿。本发明采用高碳含量的粉煤灰作为还原剂，利用微波还原，降低了焙烧温度，节约了原料成本，是一种以废治废的新方法。
【IPC分类】C21B3/06, C22B7/04
【公开号】CN105219972
【申请号】CN201510723977
【发明人】陈宇红, 蒋亮, 杨奇星, 韩凤兰, 卫智毅, 张丽丽
【申请人】北方民族大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月30日