制备铁精矿的方法和系统与流程

本发明涉及制备铁精矿的方法和制备铁精矿的系统。

背景技术：

我国铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的主要特点，平均铁品位32％，比世界平均铁品位低11个百分点。铁矿石作为钢铁行业的主要原料，通常需要经过选矿富集后才能进入高炉冶炼。随着钢铁工业的快速发展，一些易选铁矿和铁品位较高的富矿不断消耗。因此如何有效开发利用一些低品位难选铁矿如铝土矿、高磷鲕状赤铁矿等和一些工业固体废弃物如拜耳法赤泥等含铁资源成为主要的研究方向。

经过检索现有文献和专利，已有通过隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理这些含铁资源生产金属化球团，进而磨矿磁选生产金属铁粉的工艺。但是由于这些含铁资源存在成分复杂、含有较多碱金属对耐火材料产生腐蚀，以及铁品位较低等问题，不能直接作为原料进行后续金属化球团的制备，需要进行进一步的处理，可以有效提高铁品位，从而获得高品位的铁精矿。近年来，国内外为获得高品位的铁精矿进行了大量研究，主要是通过单一的磁选、浮选等手段，效果较差，处理成本较高，难以获得高品位的铁精矿。

由此，对于微细粒难选的资源，磁选并制备铁精矿的方法有待研究。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备铁精矿的方法，该方法通过选择性疏水絮凝磁选法制备高品位铁精矿，通过在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。然后添加表面活性剂使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，从而有效磁选矿浆中的小粒径的磁性颗粒，使铁的回收率显著提高。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铁精矿的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将含铁矿石与分散剂进行第一调浆处理，以便得到具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物；将所述混合物与表面活性剂进行第二调浆处理，使所述磁性颗粒疏水絮凝，以便得到含有磁性絮凝颗粒的混合物；以及将所述含有磁性絮凝颗粒的混合物进行磁选处理，以便获得铁精矿。

根据本发明实施例的制备铁精矿的方法，在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。然后添加表面活性剂使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，使矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效磁选矿浆中的磁性颗粒。由此，该方法适用于多种微细粒难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高，而且，该方法流程简单，易于操作，适于工业应用，铁精矿的生产成本显著降低。

另外，根据本发明上述实施例的制备铁精矿的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述含铁矿石为选自铝土矿、高磷鲕状赤铁矿和赤泥的至少一种。

根据本发明的实施例，所述含铁矿石的含铁量为10-25质量％。

根据本发明的实施例，所述分散剂为六偏磷酸钠。

根据本发明的实施例，所述的六偏磷酸钠的用量为2～3kg/吨。

根据本发明的实施例，所述表面活性剂为含有油酸和煤油的乳化液。

根据本发明的实施例，所述表面活性剂中，油酸的含量为1.5～2.0kg/t，煤油的含量为3～4kg/t。

根据本发明的实施例，所述第二调浆处理的搅拌转速为1000～1300r/min，搅拌时间为10～15min。

根据本发明的实施例，所述磁选处理的背景场强为0.5～2T。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述的制备铁精矿的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：第一调浆机，所述第一调浆机具有含铁矿石入口、分散剂入口和具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物出口；第二调浆机，所述第二调浆机具有混合物入口、表面活性剂入口和含有磁性絮凝颗粒的混合物出口，所述混合物入口与所述具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物出口相连；磁选机，所述磁选机具有磁选物入口、磁选颗粒出口和非磁性物出口，所述磁选物入口与所述含有磁性絮凝颗粒的混合物出口相连。

根据本发明的实施例的制备铁精矿的系统，在第一调浆机设置分散剂入口，从而在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。然后由第二调浆机的表面活性剂入口添加表面活性剂使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效利用磁选机磁选矿浆中的磁性颗粒。由此，该系统适用于多种微细粒难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高，而且，该系统结构简单，易于操作，适于工业应用，铁精矿的生产成本显著降低。

根据本发明的实施例，所述第二调浆机为搅拌机。

根据本发明的实施例，所述磁选机的背景场强为0.5～2T。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的制备铁精矿的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的制备铁精矿的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铁精矿的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对制备铁精矿的方法进行解释说明，该方法包括：

S100第一调浆处理

根据本发明的实施例，将含铁矿石与分散剂进行第一调浆处理，得到具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物。由此，在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散，便于后续使小粒径的磁性颗粒聚集絮凝。

根据本发明的实施例，含铁矿石为选自铝土矿、高磷鲕状赤铁矿和赤泥的至少一种。由此，该方法适用的原料来源广，易于推广应用，适于工业生产。

根据本发明的实施例，含铁矿石的含铁量为10-25质量％。本发明的方法尤其适于铁含量低，且微细颗粒难选的含铁矿石，对难以利用的矿石资源和工业废弃物实现有效的利用，降低生产成本。

根据本发明的实施例，分散剂为六偏磷酸钠。由于六偏磷酸钠不是偏磷酸盐，不存在(PO₃)₆^6-这样独立的单位，而是由多个磷氧四面体通过共用角顶氧原子成链状而联结起来的。当六偏磷酸钠在矿浆中水解为多磷酸根阴离子聚结体，此聚结体一部分基团与铁矿物或磁种表面上铁离子相结合，吸附于表面上，并以未吸附的负电性基团朝向水相，使得赤铁矿表面的ζ电位变负，起分散作用，从而使矿浆中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝效果好。

根据本发明的实施例，六偏磷酸钠的用量为2～3kg/吨。由此，保证磁性颗粒和非磁性颗粒充分异相絮凝。

S200第二调浆处理

根据本发明的实施例，将混合物与表面活性剂进行第二调浆处理，使磁性颗粒疏水絮凝，得到含有磁性絮凝颗粒的混合物。由此，添加表面活性剂使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，使矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效磁选矿浆中的磁性颗粒。进而，该方法适用于多种微细粒难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高。

根据本发明的实施例，表面活性剂为含有油酸和煤油的乳化液。油酸和煤油在矿浆中被分散为乳滴后，油酸吸附在油水界面上，改变了乳滴表面的电位、油水界面张力，并且在油水界面上提供了能在矿物-水界面上吸附的极性基。另外，油酸对铁矿物表面铁离子的特性吸附作用，有助于乳化油滴对铁矿物的选择团聚。

根据本发明的实施例，表面活性剂中，油酸的含量为1.5～2.0kg/t，煤油的含量为3～4kg/t。由此，油酸和煤油的含量适宜，可以保证矿浆中的磁选颗粒疏水絮凝，团聚成团块，便于筛选。

根据本发明的实施例，第二调浆处理的搅拌转速为1000～1300r/min，搅拌时间为10～15min。由此，在该转速下，即使矿石混合物与含有油酸和煤油的乳化液充分混合，使油酸在矿物-水界面上极性基团，又避免转速过快使磁性颗粒难以絮凝，而搅拌时间10～15min可以使大部分的磁性颗粒疏水絮凝，又避免搅拌时间过长，延长工艺流程的时间。

S300磁选处理

根据本发明的实施例，将含有磁性絮凝颗粒的混合物进行磁选处理，以便获得铁精矿。由此，通过磁选处理，有效实现渣铁分离，获得高品位的铁精矿。根据本发明的一些实施例，铁精矿的铁品位为35％～55％，铁回收率为55％～65％。

根据本发明的实施例，磁选处理的背景场强为0.5～2T。由此，在该背景场强下，磁性效率高，效果好。

根据本发明实施例的制备铁精矿的方法，在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。然后添加表面活性剂，使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，使矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效磁选矿浆中的磁性颗粒。由此，该方法适用于多种微细粒等难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高，而且，该方法流程简单，易于操作，适于工业应用，铁精矿的生产成本显著降低。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述的制备铁精矿的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：第一调浆机100、第二调浆机200和磁选机300。下面对各装置进行解释说明：

第一调浆机100：根据本发明的实施例，第一调浆机100具有含铁矿石入口101、分散剂入口102和具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物出口103。由此，第一调浆机由散剂入口在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散，便于后续使小粒径的磁性颗粒聚集絮凝。

根据本发明的实施例，含铁矿石为选自铝土矿、高磷鲕状赤铁矿和赤泥的至少一种。由此，该系统适用的原料来源广，易于推广应用，适于工业生产。

根据本发明的实施例，含铁矿石的含铁量为10-25质量％。本发明的系统尤其适于铁含量低，且微细颗粒难选的含铁矿石，对难以利用的矿石资源和工业废弃物实现有效的利用，降低生产成本。

根据本发明的实施例，六偏磷酸钠的用量为2～3kg/吨。由此，保证磁性颗粒和非磁性颗粒充分异相絮凝。

第二调浆机200：根据本发明的实施例，第二调浆机具有混合物入口201、表面活性剂入口202和含有磁性絮凝颗粒的混合物出口203，其中，混合物入口201与具有磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝的混合物出口103相连。由此，经第二调浆机的表面活性剂入口添加表面活性剂使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，使矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效磁选矿浆中的磁性颗粒。进而，该系统适用于多种微细粒的难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高。

根据本发明的实施例，表面活性剂为含有油酸和煤油的乳化液。油酸和煤油在矿浆中被分散为乳滴后，油酸吸附在油水界面上，改变了乳滴表面的电位、油水界面张力，并且在油水界面上提供了能在矿物-水界面上吸附的极性基。另外，油酸对铁矿物表面铁离子的特性吸附作用，有助于乳化油滴对铁矿物的选择团聚。

根据本发明的实施例，表面活性剂中，油酸的含量为1.5～2.0kg/t，煤油的含量为3～4kg/t。由此，油酸和煤油的含量适宜，可以保证矿浆中的磁选颗粒疏水絮凝，团聚成团块，便于筛选。

根据本发明的实施例，第二调浆机为搅拌机。由此，设备简单，并且调浆效率高，效果好

磁选机300：根据本发明的实施例，磁选机300具有磁选物入口301、磁选颗粒出口302和非磁性物出口303，其中，磁选物入口301与含有磁性絮凝颗粒的混合物出口203相连。由此，通过磁选处理，有效实现渣铁分离，获得高品位的铁精矿。根据本发明的一些实施例，铁精矿的铁品位为35％～55％，铁回收率为55％～65％。

根据本发明的实施例，磁选机的背景场强为0.5～2T。由此，在该背景场强下，磁性效率高，效果好。

根据本发明的实施例的制备铁精矿的系统，在第一调浆机设置分散剂入口，从而在调浆过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。然后由第二调浆机的表面活性剂入口添加表面活性剂，使弱磁性颗粒疏水化，形成含有磁性絮凝颗粒的混合物，矿浆中的小粒径的磁性颗粒易于磁选，从而有效利用磁选机磁选矿浆中的磁性颗粒。由此，该系统适用于多种微细粒难选含铁资源，并且，铁的回收率和品位显著提高，而且，该系统结构简单，易于操作，适于工业应用，铁精矿的生产成本显著降低。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

利用本发明的方法，以某地拜耳法赤泥为原料制备铁精矿，其中，该赤泥的TFe质量分数为21.52％，具体方法如下：

(1)将赤泥加水调浆，并加入2kg/t的六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。

(2)将步骤(1)得到的混合物中添加表面活性剂油酸和煤油的乳化液使弱磁性颗粒疏水化，其中油酸用量为1.5kg/t，煤油用量为3kg/t，并且进行高速机械搅拌调浆，搅拌机转速为1000r/min，搅拌时间为10min，使疏水颗粒发生疏水絮凝。

(3)将步骤(2)经过选择性疏水絮凝法处理过的矿浆输送至强磁选机进行分选，背景场强为0.8T。最终获得的铁精矿的铁品位为43.37％，铁回收率为57.21％。

实施例2

利用本发明的方法，以某地铝土矿为原料制备铁精矿，其中，该铝土矿的TFe质量分数为11.52％，具体方法如下：

(1)将铝土矿加水调浆，并加入2.5kg/t的六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。

(2)将步骤(1)得到的混合物中添加表面活性剂油酸和煤油的乳化液使弱磁性颗粒疏水化，其中油酸用量为1.5kg/t，煤油用量为3.5kg/t，并且进行高速机械搅拌调浆，搅拌机转速为1200r/min，搅拌时间为13min，使疏水颗粒发生疏水絮凝。

(3)将步骤(2)经过选择性疏水絮凝法处理过的矿浆输送至强磁选机进行分选，背景场强为0.9T。最终获得的铁精矿的铁品位为38.37％，铁回收率为56.41％。

实施例3

利用本发明的方法，以某地拜耳法赤泥为原料制备铁精矿，其中，该赤泥的TFe质量分数为21.52％，具体方法如下：

(1)将赤铁矿加水调浆，并加入3kg/t的六偏磷酸钠作为分散剂，消除溶液中的磁性颗粒和非磁性颗粒异相絮凝，实现分散。

(2)将步骤(1)得到的混合物中添加表面活性剂油酸和煤油的乳化液使弱磁性颗粒疏水化，其中油酸用量为2.0kg/t，煤油用量为4kg/t，并且进行高速机械搅拌调浆，搅拌机转速为1300r/min，搅拌时间为15min，使疏水颗粒发生疏水絮凝。

(3)将步骤(2)经过选择性疏水絮凝法处理过的矿浆输送至强磁选机进行分选，背景场强为0.8T。最终获得的铁精矿的铁品位为53.37％，铁回收率为58.21％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。