专利名称：一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法
技术领域：
本发明 属于矿物加工技术领域，具体地说是一种用铁矿石氯化还原-细磨磁选制 备还原铁粉及高纯铁精粉方法。
背景技术：
随着我国钢铁工业的迅速发展，对铁矿石的需求呈有增无减的趋势变化。我国的 铁矿石普遍存在含铁低、含杂高、矿石组成复杂、矿石嵌布粒度细等特点，传统的选矿方法 处理该类型的难选铁矿石较难得到理想的铁精矿，产品单一，很难满足不同钢铁冶炼厂及 相关企业的需求。目前对铁矿的选矿主要有磁选工艺、重选工艺、磁化焙烧工艺、直接还原工艺，由 于矿石性质差异比较大，很难得到一种理想的铁矿石处理工艺。随着钢铁工业行业的迅速 发展，降低钢铁冶炼的成本，如何有效的在冶炼之前进行预处理较为关键，最大限度提高铁 精矿的铁品位，降低铁精矿中有害元素的含量，减少对冶炼设备的腐蚀，提高冶炼设备寿 命，这样可有效降低冶炼成本。现有相关公知技术(1)申请号200810233764. X的“一种高磷铁矿氯化还原-弱 磁选降磷方法发明专利”，涉及一种高磷铁矿氯化还原-弱磁选降磷方法，采用氯化还 原_弱磁选工艺实现提铁降磷，对高磷铁矿石加入氯化剂和还原剂焦炭混勻后在焙烧炉进 行氯化还原焙烧，焙烧后的产品经水淬、球磨后用弱磁场磁选机进行选别，可以得到铁品位 > 80%，铁回收率> 85%，含磷< 0. 20%的铁精矿，该铁精矿粉经过球团后可以直接作为 冶炼生铁的原料。此外，针对同时含硫或者同时含硫及砷的赤铁矿、赤褐铁矿，鮞状赤褐铁 矿、赤铁矿、菱铁矿等高磷铁矿，同样也能得到铁精矿中的硫含量低于0. 20%ｓ砷含量低于 0.04%的产品。(2)申请号=94101498. 3的发明专利“海绵铁的生产方法”，采用的原料为 氧化铁矿或铁精粉，采用的燃料、还原剂、脱硫剂分别为原煤、白煤、白灰，采用的反应罐为 粘土质耐火罐，各种配料粉碎混合均勻后，压成小坯块后装罐，多个反应罐放入还原炉中加 温，产品块出炉后除去表面积炭即为海绵铁，该产品可为炼钢业提供优质原料。(3)申请号 为200610151186.6的发明专利“混合法生产直接还原铁方法”，涉及一种混合法生产直接 还原铁方法，将氧化铁精粉和还原剂按比例均勻的混合在一起，装入到一个U型耐火槽装 置内，盖上盖或封上耐火泥，放置在台车上，送入窑中还原。本发明使氧化铁精粉体还原反 应时，受热均勻，还原反应完全彻底，直接还原铁含量提高，提高了直接还原铁金属转化率， 使直接还原铁的质量提高，缩短了还原反应的时间，使其生产效率提高，降低了综合成本。 (4)申请号=200710185249. 4的发明专利“利用各种铁矿石生产还原铁的工艺”，涉及一种 还原铁生产工艺，具体为一种利用各种铁矿石生产还原铁的工艺。解决了现有技术中存在 多数红贫矿不能直接用于还原铁生产的问题。矿石破碎，配料成型，烘干，然后在1000 1230摄氏度的条件下焙烧3 5小时，冷却后磨料磁选得到还原铁粉，烘干，成型。使用的 矿石范围为细粒赤铁矿，褐铁矿，鮞状矿，含铁量28% 55%，硫含量小于0. 3%，磷含量小 于 0. 3%。
以上现有技术存在的不足主要表现为(1)适应范围不太广泛(2)得到的产品较为单一(3)添 加药剂种类比较多，实际操作难度增加(4)生产周期比较长
发明内容
本发明目的是提供一种工艺简单、适用范围广、可操作性强、产品质量稳定的用铁 矿石氯化还原_细磨磁选制备还原铁粉及高纯铁精粉方法。我国铁矿石普遍存在含铁低，含杂(硫、磷、砷、硅)较高，矿石组成复杂等特点。为 开发我国宝贵的铁矿石资源，采用氯化还原-细磨磁选工艺直接制备还原铁粉及高纯铁精 粉，打破了传统的铁矿石处理只得到单一铁精粉产品的局面，开创国内难选铁矿石直接制 备还原铁粉及高纯铁精粉的新局面。本发明针对各种类型的铁矿石采用氯化还原_细磨磁选工艺制备还原铁粉及高 纯铁精粉分为如下步骤(1)矿石破碎阶段采用破碎机将原矿破碎至-20mm以下，置入烘干设备中干燥， 烘干温度为400°C，控制外在水分小于5% ；(2)干磨制粉阶段采用雷蒙磨将-20mm以下烘干后的矿石物料干磨至粒度小于 0. 154mm (100目)的粉状试样；(3)还原剂制备阶段采用雷蒙磨将焦炭干磨至粒度为-Imm ；(4)球团物料混勻阶段将矿石的质量分数20% 40%的氯化钙(颗粒状)， 10% 25%的焦炭和-0. 154mm粉状矿物充分混勻球团物料；(5)球团阶段采用球团机将球团物料(氯化钙、焦炭和矿石的混合物)制备 成-25+10mm的球团矿，并将球团矿置入烘干设备中，烘干温度为400°C，控制球团矿的外在 水分小于5% ；(6)焙烧阶段将外在水分小于5%的球团矿置入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度 900°C 1100°C，焙烧时间 45 90min ；(7)水淬阶段通过焙烧炉焙烧后的球团矿置入水淬池进行水淬，为防止铁在空 气中与氧气接触产生氧化现象，控制物料在空气中的停留时间小于15秒；(8)磨矿分级阶段采用球磨机对水淬物料进行磨矿，配合分级设备，控制磨矿细 度-0. 038mm占95%以上；(9)磁选阶段采用磁场强度H1 = 0. 05 0. IOT的磁选机选别粒度为_0· 038mm 细矿，得到磁性产品I和非磁产品I ；采用磁场强度H2 = 0. 20 0. 30T的磁选机选别非磁 产品I ( 一段磁选的尾矿，具体见附图1)得到磁性产品II和非磁产品II ；(10)产品脱水烘干阶段采用脱水烘干设备对磁性产品I进行脱水烘干得到还原 铁粉，对磁性产品II进行烘干脱水得到高纯铁精粉，对非磁产品II进行烘干脱水得到尾矿 (作为矿渣水泥的原料)。与现有技术相比，本发明的方法实现了将原来难以富集利用的多种红贫矿(三氧 化二铁)直接利用生产还原铁，而且对原料在各个方面，如铁含量，硫磷等有害元素含量要求上有很大的放宽，为红矿和其它难选矿的利用提供了一条广阔的途径。本发明与现有公知技术相比较有如下特点(1)工艺简单，适用范围广、可操作性强； (2)产品多样化，可得还原铁粉和高纯铁精粉；(3)废气回收循环利用、尾矿作为矿渣水泥的原料、尾水均是闭路循环利用，属环 境友好性工艺；(4)产品质量稳定。本发明的方法特别适应以嵌布粒度细、矿石组成复杂、含杂(硫、磷、砷、硅)高等 特点的铁矿石氯化还原。
图1是本发明的铁矿石氯化还原一细磨磁选制备高纯铁精粉工艺流程。
具体实施例方式实施例一矿样来自云南惠民地区，原矿含铁在42 48%，属于风化细粒赤褐铁矿。将矿 石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400°C，控制外在水分小 于5% ；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数 30%的CaCl2、15%的焦炭(粒度-Imm)、与粉状试样混勻，采用球团机将混勻后的试样球团 至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5%，烘干温度400°C，烘 干后的球团试样运输至焙烧炉中进行氯化还原焙烧，焙烧温度1000°C，焙烧时间60min，磨 矿细度-0. 038mm占95 %，然后进行两段磁选，一段磁选磁场强度H1 = 0. 08T, 二段磁选H2 =0. 20T，流程选矿指标见表1。表1流程选矿指标 实施例二 矿样来自四川某地区，原矿含铁32 43 %，矿石组成较为复杂，嵌布粒度相当细。 将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400°C，控制外在水分 小于5% ；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数 40%的CaCl2、25%的焦炭(粒度-Imm)、与粉状试样混勻，采用球团机将混勻后的试样球团 至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5%，烘干温度400°C，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行离析焙烧，焙烧温度950°C，焙烧时间90min，磨矿细 度-0. 038mm占95 %，一段磁选磁场强度H1 = 0. 10T, 二段磁选磁场强度H2 = 0. 30T,流程 选矿指标见表2。表2流程选矿指标 实施例三矿样来自广西某地区，原矿含铁48 53%左右，属于典型的褐铁矿矿石。将矿 石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干，烘干温度400°C，控制外在水分小 于5% ；将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状试样，添加干矿石的质量分数 10%的CaCl2、10%的焦炭(粒度-Imm)、与粉状试样混勻，采用球团机将混勻后的试样球团 至-20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5%，烘干温度400°C，烘 干后的球团试样运输至焙烧炉中进行离析焙烧，焙烧温度1100°C，焙烧时间45min，磨矿细 度-0. 038mm占95 %，一段磁选磁场强度H1 = 0. 07T, 二段磁选磁场强度H2 = 0. 20T,流程 选矿指标见表3。表3流程选矿指标 实施例四矿样来自陕西某地区，原矿含铁36 45%左右，属于典型的风化细粒菱铁矿，同 时有少量的赤褐铁矿约占10%。将矿石破碎至粒度小于20mm后置入烘干设备中进行烘干， 烘干温度400°C，控制外在水分小于5%;将烘干后的试样采用雷蒙磨干磨至-100目的粉状 试样，添加干矿石的质量分数35%的CaCl2、20%的焦炭(粒度-Imm)、与粉状试样混勻，采 用球团机将混勻后的试样球团至_20+10mm的球团矿，球团矿置入烘干设备，烘干至外在水分小于5 %，烘干温度400°C，烘干后的球团试样运输至焙烧炉中进行氯化还原焙烧，焙烧 温度900°C，焙烧时间75min，磨矿细度-0. 038mm占95%，一段磁选磁场强度H1 = 0. 06T, 二段磁选磁场强度H2 = 0. 25T，流程选矿指标见表4。表4流程选矿指标 通过具体的实施例可以看出，该发明针对铁矿石直接制备高纯铁精粉有明显的效 果，主要表现在以下几个方面(1)针对不同类型的铁矿石，该发明采用氯化还原-细磨磁选工艺，调整工艺参 数，可得到铁品位> 90. 05%，铁回收率> 41. 51%的还原铁粉产品指标；可得到铁品位 ^ 72. 45%，铁回收率彡40. 00%高纯铁精粉产品指标。(2)与现有公知技术相比较，焙烧时间短，可大大降低生产周期，有效的提高单位 设备的处理能力，降低生产成本，提高经济效益。(3)产品多样性可满足不同钢铁冶炼厂对冶炼原料的需求。(4)该发明具有工艺流程短、环境污染小、产品质量高等优点。该发明无疑为铁矿 石的开发利用提供了一条新思路，改善了长期以来对难选铁矿石较难直接同时得到还原铁 粉及高纯铁粉产品的局面。
权利要求
一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法，其特征在于按以下步骤进行(1)矿石破碎阶段将原矿石破碎至-20mm以下，烘干，烘干温度为400℃，控制外在水分小于5％；(2)干磨制粉阶段将-20mm以下烘干后的矿石物料干磨至粒度小于0.154mm的粉状矿物；(3)还原剂制备阶段将焦炭干磨至粒度为-1mm；(4)球团物料混匀阶段将矿石质量分数20％～40％的氯化钙，10％～25％的焦炭和-0.154mm的粉状矿物充分混匀得球团物料；(5)球团阶段将球团物料制备成-25+10mm的球团矿，并将球团矿置入烘干设备中，烘干温度为400℃，控制球团矿的外在水分小于5％；(6)焙烧阶段将外在水分小于5％的球团矿置入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度900℃～1100℃，焙烧时间45～90min；(7)水淬阶段通过焙烧炉焙烧后的球团矿置入水淬池进行水淬，控制物料在空气中的停留时间小于15秒；(8)磨矿分级阶段对水淬物料进行磨矿，配合分级设备，控制磨矿细度-0.038mm占95％以上；(9)磁选阶段采用磁场强度H1＝0.05～0.10T的磁选机选别粒度为-0.038mm的细矿，得到磁性产品I和非磁产品I；采用磁场强度H2＝0.20～0.30T的磁选机选别非磁产品I得到磁性产品II和非磁产品II；(10)产品脱水烘干阶段对磁性产品I进行脱水烘干得到还原铁粉，对磁性产品II进行烘干脱水得到高纯铁精粉，对非磁产品II进行烘干脱水得到尾矿。
全文摘要
本发明是一种用铁矿石制备还原铁粉及高纯铁精粉方法。通过以下步骤实现矿石破碎、干磨制粉、还原剂制备、球团物料混匀、球团制备、球团焙烧、水淬、磨矿分级、磁选、产品脱水烘干等，得到高纯铁精粉。本发明工艺简单，适用范围广、可操作性强；产品多样化，可得还原铁粉和高纯铁精粉；废气回收循环利用、尾矿作为矿渣水泥的原料、尾水均是闭路循环利用，属环境友好性工艺；产品质量稳定。本发明的方法特别适应以嵌布粒度细、矿石组成复杂、含杂(硫、磷、砷、硅)高等特点的铁矿石氯化还原。
文档编号B22F9/04GK101879599SQ201010191698
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者张昱, 肖军辉 申请人:昆明晶石矿冶有限公司