一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法
【专利摘要】本发明涉及一种难选铁矿的氢气磁化焙烧再磁选的方法，采用氢气还原静态难选铁矿为磁化铁矿，再经磁选获得铁精矿。本发明提供的氢气磁化法的焙烧温度低，反应时间短，实现闪速磁化焙烧铁矿；与现有磁化焙烧法比较，能耗低，收率高，无碳磁化，清洁生产，设备简单，分选指标理想。铁品位为27.90％的原矿经过氢气还原磁化磁选后得到铁品位为67.30％，铁回收率为92.53％的铁精矿。
【专利说明】
一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法
技术领域
[0001]本发明涉及矿物化工技术领域，尤其涉及一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法。
【背景技术】
[0002]磁化焙烧弱磁性铁矿石是合理有效综合利用或回收铁资源的工艺。
[0003]现有还原气氛主要由煤炭、天然气和生物质提供，这种以碳质还原为主的磁化焙烧方法存在温度高、能耗高、磁选精矿含碳量高和产生温室气体等缺点。
[0004]氢气是还原赤铁矿的有效方法，李玉祥等(金属矿山.2012，427(1):77-79，135)进行了模拟流化床用氢气直接还原赤铁矿粉的试验研究，结果表明:H2还原赤铁矿粉的能力强于CO;缩小赤铁矿粉粒径、提高还原反应温度、增加还原反应时间、增加还原气体流量可以提尚还原速率和单质Fe的含量;对于铁品位为42.00%?52.60%的赤铁矿粉，进彳丁还原，可以得到含一定单质Fe的还原熟料，在粒径为160?40μηι、还原气体H2流量为0.36m3/h、反应温度为950 0C、反应时间为60min条件下还原，产物经磨矿、弱磁选，获得铁品位为74.92%,回收率为96.82%的铁精矿。杜文广等(太原理工大学学报.2014，45(3): 306-310)进行了低温氢还原山西某贫赤铁矿再用弱磁选实验研究，通过实验得到的最佳工艺条件为:焙烧还原温度440°C，还原时间75min，气体总流速100L/h，H2体积分数50% (N2为平衡气)，一段磨矿20min，磁场强度0.229T，在该条件下得到精矿铁品位为50.45%，铁回收率为60.92%。现有氢气还原磁化焙烧方法中存在两个弊端:一是气体流量大，流化态下流量更大，流量大时，消耗更多的氢气，气体的快速流动会带走更多的热量，且气体与固体接触时间短，所以，导致成本高，能耗高，反应时间长;二是氢气浓度低，还原焙烧时氢气常与氮气混合使用导致氢气被稀释，导致磁化效率低。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，采用低流量氢气还原静态铁矿的方法，以充分发挥氢气磁化赤铁矿粉的能力，达到提高难选铁矿的分选指标的目的。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0007]—种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，该方法的具体步骤为:将铁矿粉体放入高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，对铁矿进行静态还原反应;氢气流量彡1.5倍炉腔体积/min，炉腔压力为常压?1.0MPa，反应温度400?750 0C，反应时间0.5?30min ；反应完毕，通入氮气置换炉腔的氢气，将还原后的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿矿浆，对磁化铁矿进行磁选，得到铁精矿。
[0008]氢气还原铁矿的反应温度为480?730°C，炉腔压力为常压，通入氢气，还原反应进行I?5min0
[0009]氢气还原铁矿的反应温度为400?500°C，通入氢气3?7min，使炉腔压力为0.1?1.010^，之后，关闭氢气，继续反应15?2511^11。
[0010]磁选过程中，结合使用磁吸方式、磁选方式和研磨方式对磁化铁矿粉体进行选别；其中，磁吸方式为用磁体吸出磁性铁矿;磁选方式为用隔板和尾矿接收器构建选别空间，磁体位于选别空间隔板外侧，矿粉置于选别空间内，湿选时选别空间内充满矿浆，使磁体相对于隔板进行往复运动分选铁矿与脉石，磁选时间为0.5?5min;研磨方式的研磨时间为0.2?5min0
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0012]I)避免碳质资源的消耗，不产生CO2温室气体，清洁生产；
[0013]2)实现静态下闪速磁化焙烧铁矿，反应时间短，效率高，且克服现有旋流悬浮闪速磁化焙烧的细粒物料流态化损失大、设备复杂且易被磨损的弊端；
[0014]3)降低磁化焙烧的还原温度，能耗低；
[0015]4)提高难选铁矿的分选指标，铁品位27.90%的原矿经过氢气还原磁化-磁选后得到铁品位为67.30%，铁回收率为92.53%的铁精矿。
【具体实施方式】
[0016]本发明所述一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，该方法的具体步骤为:将铁矿粉体放入高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，对铁矿进行静态还原反应;氢气流量< I.5倍炉腔体积/min，炉腔压力为常压?1.0MPa，反应温度400?750°C，反应时间0.5?30min;反应完毕，通入氮气置换炉腔的氢气，将还原后的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿矿浆，对磁化铁矿进行磁选，得到铁精矿。
[0017]氢气还原铁矿的反应温度为480?730°C，炉腔压力为常压，通入氢气，还原反应进行I?5min0
[0018]氢气还原铁矿的反应温度为400?5000C，通入氢气3?7min，使炉腔压力为0.1?1.010^，之后，关闭氢气，继续反应15?2511^11。
[0019]磁选过程中，结合使用磁吸方式、磁选方式和研磨方式对磁化铁矿粉体进行选别；其中，磁吸方式为用磁体吸出磁性铁矿;磁选方式为用隔板和尾矿接收器构建选别空间，磁体位于选别空间隔板外侧，矿粉置于选别空间内，湿选时选别空间内充满矿浆，使磁体相对于隔板进行往复运动分选铁矿与脉石，磁选时间为0.5?5min;研磨方式的研磨时间为0.2?5min0
[0020]以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[0021]【实施例1】
[0022]待选难选铁矿粉体含磁性铁、假象赤铁矿和赤铁矿等，铁品位为27.90%，粒度75μm以下占75%。将铁矿粉放入500°C高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，氢气流量为0.25倍炉腔体积/min，炉腔压力为常压，还原反应进行5min后，通入氮气置换炉腔的氢气，将还原后的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿的浆液。
[0023]磁化铁矿的浆液再经下述磁选获得铁精矿。
[0024]所用磁体表面的磁场强度为590-640mT，第一步:用磁体从磁化铁矿的浆液吸出磁性铁矿Fl，尾矿Rl留在水中；第二步:用玻璃板和高度为1.5cm的尾矿接收器构建选别空间，磁化铁矿FI置于尾矿接收器中，加水，选别空间内充满浆液，磁体位于隔板上方，使磁体相对于隔板进行往复运动选别2min，精矿F2被吸在隔板下方，与尾矿R2分离;第三步:在研钵中研磨精矿F2，研磨介质为水，研磨时间2min，用磁体吸出精矿F3，尾矿R3留在水中；第四步:按第二步磁选方式，对精矿F3进行选别，得到精矿F4和尾矿R4;第五步:按第三步研磨磁吸方式，对精矿F4进行选别，得到精矿F5和尾矿R5;第六步:按第二步磁选方式，对精矿F5进行选别，得到精矿F6和尾矿R6;第七步:按第三步研磨磁吸方式，对精矿F6进行选别，得到精矿F7和尾矿R7ο铁精矿F7为最终铁精矿，铁品位为67.30%，铁回收率为92.53%。过滤或沉降尾矿浆Rl?R7，合并尾矿Rl?R7为最终尾矿，选别过程的水循环利用。
[0025]【实施例2】
[0026]所用待选铁矿粉体同实施例1。除磁化反应时间为2min外，其它磁化条件同实施例1，由此得到磁化铁矿的浆液。
[0027]磁化铁矿的浆液再经下述磁选获得铁精矿。
[0028]所用磁体表面的磁场强度为590-640mT，第一步:用磁体从磁化铁矿的浆液吸出磁性铁矿Fl，尾矿Rl留在水中；第二步:在研钵中研磨磁性铁矿Fl，研磨介质为水，研磨时间2min，用磁体吸出精矿F2，尾矿R2留在水中；第三步:用玻璃板和高度为1.5cm的尾矿接收器构建选别空间，精矿F2置于尾矿接收器内，选别空间内充满水，磁体位于隔板上，使磁体相对于隔板进行往复运动选别2min，精矿F3-1被吸在隔板下方，与尾矿R3-1分离，在研钵中研磨尾矿R3-1，研磨介质为水，研磨时间2min，用磁体吸出尾精矿F3-2，尾矿R3-2留在水中，合并F3-1与F3-2为精矿F3，R3-2记为尾矿R3 ；第四?六步，即第N步(N = 4?6):按第三步选别方法，进行精矿F (N-1)选别，得到铁精矿FN和尾矿RN ο铁精矿F6为最终铁精矿，铁品位为65.72%，铁回收率为80.46%。过滤或沉降尾矿浆Rl?R6，合并尾矿Rl?R6为最终尾矿，选别过程的水循环利用。
[0029]【实施例3】
[0030]所用待选铁矿粉体同实施例1。将铁矿粉放入700°C高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，控制氢气流量为0.25倍炉腔体积/min，炉腔压力为常压，还原反应进行80s后，通入氮气置换炉腔的氢气，将被还原的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿的浆液。
[0031]磁化铁矿的浆液再经磁选获得铁精矿，磁选条件同实施例1，所得到的铁精矿的铁品位为66.63 %，铁回收率为88.77 %。
[0032]【实施例4】
[0033]所用待选铁矿粉体同实施例1。将铁矿粉放入400°C高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，控制氢气流量为0.25倍炉腔体积/min，炉腔压力为
0.2MPa，通入氢气5min后，关闭氢气，还原反应继续进行25min，通入氮气置换炉腔的氢气，将被还原的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿的浆液。
[0034]磁化铁矿的浆液再经磁选获得铁精矿。磁选条件同实施例1，所得到的铁精矿的铁品位为67.73%，铁回收率为89.87%。
[0035]特别指出:为安全操作，氢气还原铁矿的反应前后使氢气不与空气接触，所以，本发明反应前通入氮气置换炉腔的空气，反应后通入氮气置换炉腔的氢气。惰性气体可起到与氮气相同的作用，抽真空也可以达到同样目的。惰性气体代替氮气或反应前后对高温炉抽真空均属本专利保护范畴。
[0036]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为:将铁矿粉体放入高温炉中，通入氮气置换炉腔的空气，再通入氢气置换炉腔的氮气，对铁矿进行静态还原反应;氢气流量< 1.5倍炉腔体积/min，炉腔压力为常压?1.0MPa，反应温度400?750°C，反应时间0.5?30min;反应完毕，通入氮气置换炉腔的氢气，将还原后的粉料在水中冷却，得到磁化铁矿矿浆，对磁化铁矿进行磁选，得到铁精矿。2.根据权利要求1所述的一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，其特征在于，氢气还原铁矿的反应温度为480?730°C，炉腔压力为常压，通入氢气，还原反应进行I?5min03.根据权利要求1所述的一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，其特征在于，氢气还原铁矿的反应温度为400?500 °C，通入氢气3?7min，使炉腔压力为0.1?1.010^，之后，关闭氢气，继续反应15?2511^11。4.根据权利要求1所述的一种难选铁矿的高效氢气磁化焙烧再磁选的方法，其特征在于，磁选过程中，结合使用磁吸方式、磁选方式和研磨方式对磁化铁矿粉体进行选别;其中，磁吸方式为用磁体吸出磁性铁矿;磁选方式为用隔板和尾矿接收器构建选别空间，磁体位于选别空间隔板外侧，矿粉置于选别空间内，湿选时选别空间内充满矿浆，使磁体相对于隔板进行往复运动分选铁矿与脉石，磁选时间为0.5?5min;研磨方式的研磨时间为0.2?5min0
【文档编号】B03C1/30GK105921264SQ201610282094
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】王绍艳, 宋仁峰, 谭晓旭, 祁烁坤, 张天昊, 李廷非, 郭克
【申请人】辽宁科技大学