利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法

专利名称：利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法
技术领域：
本发明涉及一种用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法，属于矿石冶 炼技术领域。
背景技术：
我国是一个钢铁工业大国，自1996年钢铁产量超过亿吨后， 一直位 居世界首位，2008年钢产量达到创记录的5亿吨，产量的提高带动原料 的大量消耗。虽然近几年来国内铁矿石生产有一定发展，但其增速远低 于钢铁产量的增速，国内铁矿石供给长期不足，铁矿石的对外依赖度不 断增加。然而，近年来进口优质铁矿石的价格不断上涨，导致我国钢铁 工业生产原料短缺的矛盾日益突出，这种情况制约了我国钢铁工业的健 康发展。
我国已探明的铁矿资源中，高磷低铁难选铁矿石分布广泛、储量达数 十亿吨，有着很大的开发潜力。但高磷低铁难选铁矿石的矿物组成较为复 杂，多种矿物紧密共生，混杂分布，嵌布粒度极细，综合铁品位较低，仅 30%左右，S、 P等有害元素含量很高，其中S含量为0.30 1.29%， P含 量为0.92 1.31%，因此，极难选别。对于高磷低铁难选铁矿石的特殊复杂 性，20世纪70年代以来，先后有多家科研院所对其进行过选矿试验研究， 但其指标都不理想，所得的综合铁精矿品位均未达到56%，选矿回收率低， S、 P含量仍保持在较高水平，加之经济上不合理，工业生产难于使用，因 此至今未得到开发。因此，研发一种能在选矿、冶金技术上有所突破，使 数十亿吨的高磷贫铁矿得到充分利用，为我国钢铁工业的发展提供大量矿 石资源，以缓解我国铁矿资源供需矛盾的新工艺、新技术，是当前最为重 要的途径之一。
.目前国内对低品位铁矿石的开发利用，主要集中在选矿工艺及其设备的改进，以及冶炼新技术的研究开发上。如利用干式磁选工艺能够成功
回收品位在33.35%左右的磁铁矿；利用磨矿磁选方法还能够处理铁品位 仅为9. 71%的贫铁矿。用这些技术选出的铁矿石均具有较好的可磨性和选 矿分离性，且成份单一不含硫磷等有害元素。但对于成分复杂、嵌布粒度 极细而且磷含量很高的难选低品位矿石，则很难适用。国内一些单位针对 低品位难选铁矿石进行过煤基直接还原-细磨磁选工艺的研究，其最终产 品为金属化团块，但其所用矿石成分单一且不含有较高的硫磷等元素，但 未见后续报道和应用。针对高磷铁矿，部分单位曾在实验室中采用化学药 剂对其进行脱磷技术的研究，但未见规模应用及后续工作报道。
国外，因钢铁企业的优质矿石资源充足，资源压力相对较轻，对低品 位矿石的开发利用情况较少，可借鉴经验不多。
由于高磷低铁难选铁矿石具有矿物组成复杂、各种矿物紧密共生、嵌 布粒度极细、综合品位低、磷硫含量高等特点，因此，到目前为止还未见 有效的处理工艺及方法的报导。

发明内容
本发明的目的在于提供一种用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法， 使高磷低铁难选矿石得到充分有效的利用，以解决我国当前铁矿资源供需 矛盾的问题。
本发明通过下列技术方案实现 一种利用高磷低铁难选铁矿石生产铁 水的方法，其特征在于以高磷低铁难选矿石为原料，褐煤为还原剂，并经 下列工艺步骤
A、 将开采出来的矿石经常规破碎后，将矿石放入焙烧炉中，在温度为
950 110(TC条件下，氧化焙烧l 1.5h，得氧化焙烧矿物；
B、 在A步骤所得氧化焙烧矿物中，配加氧化焙烧矿物质量的25 40% 的碳，送入直接还原炉中，在温度为1050 110(TC条件下，直接还原1.5 2h，得直接还原铁；
C、 将B步骤所得直接还原铁经常规破碎后，用常规磁选设备和方法磁选分离，得海绵铁及杂质；
D、 将C步骤磁选所得海绵铁送入熔化炉中，于140(TC 155(TC温度条 件下熔化至分离出铁水和炉渣；
E、 在D步骤所得铁水中，按铁水脱磷剂=100 : 15 25的质量比， 加入下列由质量百分比的组份组成的脱磷剂
CaO 30 50%
Si02 5 10%
FeO 10 20%
Fe203 20 40%
A1203 5 12%
CaF2 3 10%;
F、在温度为135(TC 145(TC条件下脱磷，得低磷铁水。 所述A步骤的焙烧炉为现有技术中的常规氧化焙烧炉。 所述B步骤的直接还原炉为现有技术中的常规还原炉，或者为常规直 接还原隧道窑。
所述D步骤的熔化炉为现有技术中的常规电炉。
所述E步骤的脱磷剂中各组份的选择及质量百分含量要根据是否留 渣及留渣的多少、熔化分离后的渣和铁水的成分具体确定，以满足铁水质 量要求。
所述E步骤的脱磷剂的具体加入量视视铁水成分及最终铁水磷含量的 要求确定，以满足铁水质量要求。 本发明的技术关键在于
(1) 严格控制氧化焙烧制度对高磷低铁难选铁矿石，其氧化焙烧温度应 控制在980 1030°C，时间在1 1. 5h。
(2) 严格控制煤基直接还原制度对高磷低铁难选铁矿石，其直接还原温 度应控制在1050 1100。C，时间在l. 5 2h，配碳量应在矿石质量的25% 40%。采用本发明的方法可以达到如下几个目标，即(l)氧化焙烧阶段矿石 能够进行良好的脱硫和部分脱磷，并提高矿石的还原性；(2)煤基直接还原 阶段，除得到还原的海绵铁产品外，还可脱除其中的部分磷；(3)采用简易 的磁选设备和方法分离出直接还原的海绵铁产品，以及残余煤粉、灰份和 海绵铁中夹杂的脉石；(4)直接还原海绵铁经熔化分离出脉石，得到含磷铁 水，再对含磷铁水进行液态脱磷、脱硫后，获得达到指标的铁水。
采用本发明的用高磷低铁难选铁矿石生产铁水，其工艺具有下述优点-(l)能够处理高P、高S、高Si02含量且低铁品位的极难选铁矿石，直 接生产出符合要求的低磷铁水；
(2)矿石铁回收率高，彻底解决了高磷低铁难选铁矿石的选矿、冶炼难
题；
(3)不用焦炭，省去了选矿、烧结、球团以及炼焦等高能耗、高污染工 艺过程，含磷炉渣可以实现资源化综合利用，是一种绿色清洁环保的新 工艺方法。
总之，本发明可以直接应用于国内高磷低铁难选铁矿石的开发利用， 获得低磷铁水，通过大量实验和半工业性生产，证明其技术经济效果显 著，有效解决了我国当前铁矿资源供需矛盾的问题。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例l
以高磷低铁难选铁矿石为原料，矿区附近的褐煤做还原剂，其中矿石化 学成分为TFe: 34.7%, S: 0.304%， P: 1.01%， FeO: 2.68%， Fe203: 46.60%， Si02: 29. 84%， Ti02 : 0. 20%， AL203 : 2 . 89%， CaO: 1. 32%， MgO: 0. 35%， MnO:
3.68%， K20: 0.11%, Ig: 11.01%，经过下列工艺步骤
A、将上述矿石用现有技术中的颚式破碎机破碎后，将矿石放入焙烧炉 中，在温度为98(TC条件下，氧化焙烧1.5h，得氧化焙烧矿物，该矿物主 要化学成分为TFe: 38.6%， P: 0.970%， S: 0.064%，脱硫率78.95%，脱磷率3. 96%，矿石损失率为11.30%;
B、 在A步骤所得氧化焙烧矿物中，配加氧化焙烧矿物质量的35%的碳， 送入直接还原炉中，在温度为106(TC条件下，进行煤基直接还原2h，得直 接还原铁，其主要化学成分为MFe: 44.7%， P: 0.909%， S: 0.075%， 脱磷率24. 28%,还原铁金属化率为86. 13% ;
C、 将B步骤所得直接还原铁经颚式破碎机破碎后，用常规的磁选机， 在磁场强度为2000高斯条件下，进行磁选分离，得海绵铁及杂质，其中分 离出的残碳、灰份及脉石等杂质量为27.38%，直接还原铁量为72.62%;
D、 将C步骤磁选所得海绵铁送入电炉中，于140(TC温度下熔化至分离 出铁水和炉渣，其渣铁质量比为L 18 : 1，扒出炉渣；
E、 在D步骤的铁水中，按脱磷剂铁水=15 : 100的质量比，投入由 下列组份组成的脱磷剂30% CaO、 5%Si02、 10% FeO、 33% Fe203、 12% A1203 和鄉CaF"在1350。C温度下进行脱磷后，得到[P]〈0. 1%、 [C]=2. 32%的 合格铁水，脱磷率〉92%。
实施例2
以高磷低铁难选铁矿石为原料，矿区附近的褐煤做还原剂，其中矿石化 学成分为TFe: 31.19%， S: 1.35%， P: 1.05%, FeO: 29.01%， Fe203: 12.35%， Si02: 25.530/0， Ti02: 0.16%， AL203: 3.39%， CaO: 3.89%， MgO: 1.75%， MnO: 2.07%， K20: 0.17%， Ig: 18,99%，经过下列工艺步骤
A、将上述矿石用现有技术中的颚式破碎机破碎后，将矿石放入焙烧炉 中，在温度为IOO(TC条件下，氧化焙烧lh，得氧化焙烧矿物，该矿物的主 要化学成分为TFe: 37.4%， P: L03%， S: 0.2%，脱硫率85. 18%， 脱磷率1.9%，矿石损失率为17.5%;
B、在A步骤所得氧化焙烧矿物中，配加氧化焙烧矿物质量的40%的碳， 送入直接还原炉中，在温度为IIO(TC条件下，进行煤基直接还原1. 5h，得 直接还原铁，其主要化学成分为MFe: 42.13%, P: 1.3%， S: 0.24%， 脱磷率21.29%，还原铁金属化率为89.83%;C、 将B步骤所得直接还原铁经颚式破碎机破碎后，用常规的磁选机， 在磁场强度为2000高斯条件下，进行磁选分离，得海绵铁及杂质，其中分 离出的残碳、灰份及脉石等杂质量为26.5%，直接还原铁量为73.5%;
D、 将C步骤所得海绵铁送入电炉中，于155(TC温度下熔化至分离出铁 水和炉渣，其渣铁比(质量)为1.21 : 1，扒出炉渣；
E、 在D步骤的铁水中，按脱磷剂铁水=25 : 100的质量比，投入由 下列组份组成的脱磷剂35% CaO、 8% Si02、 15%FeO、 32% Fe203、 10% A1203 和5o/oCaF2，在140(TC温度下进行脱磷后，得到[P]〈0. 1%、 [C]:2.3296的合 格铁水，脱磷率〉92%。
实施例3
以云南省惠民地区高磷低铁难选铁矿石为原料，矿区附近的褐煤做还原 剂，其中矿石化学成分为TFe: 45.28% ， S: 0.036%, P: 1.05%， FeO: 2.05%， Fe203 : 62 . 41%， Si02: 15.28%， AL203 : 5. 08%， CaO: 0.03%, MgO: 0.08%, MnO: 2.00%， K20: 0.16%, Ig: 10.81%，经过下列工艺步骤
A、将上述矿石用现有技术中的颚式破碎机破碎后，将矿石放入焙烧炉 中，在温度为103(TC条件下，氧化焙烧1.3h，得氧化焙烧矿物，该矿物的 主要化学成分为TFe: 52.60%， P: 0.91%， S: 0.02%，脱硫率41.66 %，脱磷率13.52%，矿石损失率为15. 20%;
B、 在A步骤所得氧化焙烧矿物中，配加氧化焙烧矿物质量的25%的碳， 送入直接还原炉中，在温度为108(TC条件下，进行煤基直接还原1.8h，得 直接还原铁，其主要化学成分为MFe: 63.27%， P: 1.03%，还原铁金 属化率为91.96%;
C、 将B步骤所得直接还原铁经颚式破碎机破碎后，用常规的磁选机， 在磁场强度为2000高斯条件下，进行磁选分离，得海绵铁及杂质，其中分 离出的残碳、灰份及脉石等杂质量为18. 14%，直接还原铁量为81.86%;
D、 将C步骤所得海绵铁送入电炉中，于150(TC温度下熔化至分离出铁 水和炉渣，其渣铁比(质量)为0.56: 1，扒出炉渣；E、在D步骤的铁水中，按脱磷剂铁水=20 : 100的质量比，投入由 下列组份组成的脱磷剂40% Ca0、 10% Fe0、 10%Si02、 30% Fe203、 5% A1203 和5呢CaF2，在145(TC温度下进行脱磷后，得到[P]〈0. 1%、 [02.32%的合 格铁水，脱磷率>92%。
权利要求
1、一种利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法，其特征在于以高磷低铁难选矿石为原料，褐煤为还原剂，并经下列工艺步骤A、将开采出来的矿石经常规破碎后，将矿石放入焙烧炉中，在温度为950～1100℃条件下，氧化焙烧1～1.5h，得氧化焙烧矿物；B、在A步骤所得氧化焙烧矿物中，配加氧化焙烧矿物质量的25～40％的碳，送入直接还原炉中，在温度为1050～1100℃条件下，直接还原1.5～2h，得直接还原铁；C、将B步骤所得直接还原铁经常规破碎后，用常规磁选设备和方法磁选分离，得海绵铁及杂质；D、将C步骤磁选所得海绵铁送入熔化炉中，于1400℃～1550℃温度条件下熔化至分离出铁水和炉渣；E、在D步骤所得铁水中，按铁水∶脱磷剂＝100∶15～25的质量比，加入下列由质量百分比的组份组成的脱磷剂CaO 30～50％SiO25～10％FeO 10～20％Fe2O3 20～40％Al2O3 5～12％CaF23～10％；F、在温度为1350℃～1450℃条件下脱磷，得低磷铁水。
2、 如权利要求1所述的利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法，其 特征在于所述E步骤的脱磷剂中各组份的选择及质量百分含量要根据是 否留渣及留渣的多少、熔化分离后的渣和铁水的成分具体确定，以满足铁 水质量要求。
3、 如权利要求1所述的利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法，其 特征在于所述E步骤的脱磷剂的具体加入量视视铁水成分及最终铁水磷含 量的要求确定，以满足铁水质量要求。
全文摘要
本发明提供一种利用高磷低铁难选铁矿石生产铁水的方法，以高磷低铁难选矿石为原料，褐煤为还原剂，经氧化焙烧、直接还原、磁选分离、熔化分离、铁水脱磷，得低磷铁水。本发明能够处理高P、高S、高SiO₂含量且低铁品位的极难选铁矿石，矿石铁回收率高，彻底解决了高磷低铁难选铁矿石的选矿、冶炼难题，不用焦炭，省去了选矿、烧结、球团以及炼焦等高能耗、高污染工艺过程，含磷炉渣可以实现资源化综合利用，通过大量实验和半工业性生产，证明其技术经济效果显著，有效解决了我国当前铁矿资源供需矛盾的问题。
文档编号C21B11/00GK101643806SQ200910094899
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者叶亚雄, 唐美锡, 孙善长, 张洪彪, 张竹明, 徐楚韶, 伟 栗, 罗明发, 郑福生, 陈登福, 云 雷 申请人:昆明钢铁控股有限公司