专利名称：利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金领域中海绵铁的冶炼提取工艺，尤其涉及一种利用隧道窑从硫酸渣中提取海绵铁的方法。
背景技术：
硫酸渣是以硫铁矿(例如黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿等)为原料，通过沸腾炉焙烧制取硫酸后所排出的一种工业废渣，俗称“烧渣”或者“硫酸渣”。每生产It硫酸，就要排出
O.7t I. Ot的硫酸渣。我国是硫酸生产大国，每年排出的硫酸渣超过1000万吨，约占全国年排放化学废渣总量的30%。据统计，目前国内生产硫酸而排放的硫酸渣仅10%被利用，其余作为废弃物堆存，一旦刮风下雨，这些硫酸渣将给农田、池塘和江河带来赤流和酸水污染。
发达国家一般采用含硫45%以上和杂质含量少的硫铁矿制硫酸，硫酸渣可直接用作炼铁原料，故其利用率高，在综合利用方面取得了很好的效果。例如日本硫酸渣的利用率为70% 80%，美国为80% 85%，西德、西班牙几乎为100%。我国虽然有一些化工厂改用硫磺制备硫酸，以减少硫酸渣的产出量，但是，我国已探明的自然硫资源十分稀少，仅占硫资源总量的20^,80%的硫以硫铁矿的形式存在。而国外主要依靠从石油、天然气等副产品中回收硫，我国目前仍只能以矿石硫为主。因此，在可预见的将来，硫酸渣还将长期存在。综合开发利用硫酸渣也将是必然的趋势。此外，我国境内能够利用的矿产资源正在逐年减少，因此，加快开展硫酸渣的综合利用研究，有利于开辟矿产资源的补给途径，变废为宝，也有利于防治环境污染，具有很好的经济效益和应用前景。目前，从硫酸渣中提取有价铁是利用硫酸渣的途径之一，有价铁的提取方法主要有磁选法、重选法、磁选-重选联合选矿法以及磁化焙烧-磁选联合法，但由于硫酸渣成分复杂，硫含量较高，有时还含有贵金属及有色金属，通过这些方法提取的铁精矿硫含量依然较闻，无法满足闻炉冶炼的基本要求。因此，在硫酸禮:提铁的工艺中，在提闻广品的铁品位的同时如何降低其硫含量，是我们迫切需要解决的问题。直接还原铁(即海绵铁)是现代电炉冶炼优质钢所必须的优质冶金炉料，也可作为转炉炼钢的冷却剂。随着废钢来源的日益短缺和废钢质量的日益低下，作为钢铁冶炼流程重要工序的电炉炼钢对优质海绵铁的需求越来越紧迫。目前世界上海绵铁的产量在近二十年来增长迅速，每年的增长率平均在15%左右，现今已达6000万吨/年，但我国的产量还不足90万吨/年。从2002年起，我国对海绵铁的需求量也开始有较大幅度的增长，而海绵铁的主要来源仍依赖进口。因此，提高海绵铁的产量也是我国电炉炼钢行业发展的必然要求。目前，我国主要采用竖炉或回转窑进行直接还原生产海绵铁，但无论是采用竖炉还是回转窑生产海绵铁都难以稳定、高效地运行，且产品的品位和回收率也有待提高
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简单、过程操作方便、产品质量好、经济效益好、能为电炉生产提供优质炉料的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，包括以下步骤将硫酸渣原料、还原剂和脱硫剂混合，将混合后的原料压制成空心砖块并布入隧道窑中进行还原焙烧，所述还原剂与硫酸渣原料的质量比为(I 4) 1，所述脱硫剂的添加量为硫酸渣原料质量的O 20%，还原焙烧温度为1000°C 1200°C，还原时间为6h 24h，通过还原被烧将硫酸渣原料中的弱磁性高价铁氧化物转化为强磁性的金属铁；还原焙烧完成后进行冷却、烘干、细磨，最后通过磁选进一步脱除杂质矿物，最终生产出高铁(精矿铁品位大于90%，铁回收率大于80% )、高金属化率(金属化率大于90% )、低硫(硫含量< O. 1% )的优质海绵铁。上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，优选的，所述硫酸渣原料中的铁品位为35 % 65 %，含硫量O. 2 % 5 % (质量分数)，粒度为-200目占40 % 90%。 上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，所述还原剂优选为烟煤、焦炭、无烟煤中的一种或几种。上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，所述脱硫剂优选为生石灰、石灰石、白云石中的一种或几种，所述脱硫剂的添加量优选为5 20%。上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，所述细磨采用的磨机优选为立磨机、塔磨机、球磨机或棒磨机，磨矿细度为-200目占60% 100%。上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，所述磁选采用的磁选设备优选为鼓式磁选机或磁选管，磁场强度控制为400Gs 2000Gs。上述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，所述空心砖块优选是在实心砖块上开设多个通孔后得到。优选的，所述通孔均匀分布在空心砖块上并呈现蜂窝状。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用隧道窑直接还原工艺处理硫酸渣，特别是采用空心砖模具将混合原料压制成空心砖块后再进行还原焙烧，这不仅有利于改善成型块的透气性，而且在工艺生产中有利于提高码砖高度，因此处理量也相应得到提高；再有，通过将原料压制成空心砖形式，更有利于还原反应的进行，可以大大地缩短反应时间，提高脱硫率，降低单位能耗；同时压制的成型块强度好，能搬动运输。综上，本发明不仅工艺设备的操控条件好，而且可以得到高纯度、高品位的铁精矿，铁回收率高，金属化率高，硫含量有效降低；整个工艺流程简单，过程操作方便，经济效益较好，能为电炉生产提供优质炉料(强化电炉冶炼)，为我国现阶段硫酸渣的有效利用开辟了新的途径。
图I为本发明方法的工艺流程图。图2为本发明实施例2中原料压制成的空心砖块外形照片。
具体实施例方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。实施例I :一种如图I所示本发明的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，包括以下步骤(I)还原焙烧将硫酸渣原料、还原剂和脱硫剂充分混合均匀，本实施例中的硫酸渣原料来源于河南某地硫酸渣，其化学成分主要包括TFe62. 95%,SO. 39%，粒度为-200目占86. 5%，本实施例中的还原剂为烟煤(产自新疆)，脱硫剂为石灰石，将混合后的原料压制成空心砖块(空心砖块是在实心砖块上开设多个通孔后得到)并布入隧道窑中进行还原焙烧，还原剂煤粉与硫酸渣原料的质量比为2. 5 1，脱硫剂的添加量为硫酸渣原料质量的12%,还原焙烧温度为1100°C，还原时间为6h，通过还原被烧将硫酸渣原料中的弱磁性高 价铁氧化物转化为强磁性的金属铁；(2)细磨磁选还原焙烧完成后直接将产物倒入水中进行冷却；烘干；然后将烘干后的物料装入球磨机中进行细磨，磨矿细度为-200目占89. 3%;然后取20g矿样在XCGS-73型磁选管上进行选别，磁场强度为600Gs，最后通过磁选进一步脱除杂质矿物，最终生产出高铁(精矿铁品位为90. 23%，铁回收率为91. 35% )、高金属化率(金属化率为92. 99%),低硫(硫含量为O. 05% )的优质海绵铁。实施例2 一种如图I所示本发明的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，包括以下步骤(I)还原焙烧将硫酸渣原料、还原剂和脱硫剂充分混合均匀，本实施例中的硫酸渣原料来源于安徽某地硫酸渣，其化学成分主要包括TFe52. 33%,SI. 24%，粒度为-200目占83. 2 %，本实施例中的还原剂为烟煤(产自河南)，脱硫剂为石灰石，将混合后的原料压制成空心砖块(空心砖块是在实心砖块上均匀开设八个通孔后得到，呈蜂窝状，参见图2)并布入隧道窑中进行还原焙烧，还原剂煤粉与硫酸渣原料的质量比为3 1，脱硫剂的添加量为硫酸渣原料质量的8%，还原焙烧温度为1050°C，还原时间为7h，通过还原被烧将硫酸渣原料中的弱磁性高价铁氧化物转化为强磁性的金属铁；(2)细磨磁选还原焙烧完成后直接将产物倒入水中进行冷却；烘干；然后将烘干后的物料装入球磨机中进行细磨，磨矿细度为-200目占92. 5% ;然后取20g矿样在XCGS-73型磁选管上进行选别，磁场强度为600Gs，最后通过弱磁选进一步脱除杂质矿物，最终生产出高铁(精矿铁品位为90. 11%，铁回收率为87. 65%)、高金属化率(金属化率为93. 50% )、低硫(硫含量为O. 07% )的优质海绵铁。对比试验为了验证本发明采用空心砖还原焙烧后所带的技术效果，我们将实施例2中的混合原料分别压制成空心砖块与实心砖块进行对比试验，其试验结果如下表I所示，当还原时间同为7h时，空心砖块经过直接还原-磁选后得到的铁精矿的品位、回收率、金属化率都显著高于实心砖块的铁精矿，而且精矿中的硫含量只有O. 07%，脱硫效果非常明显。当实心砖块的还原时间延长至Ilh时，磁选后得到的铁精矿的各项指标虽有所提高，但仍然不及空心砖块的还原效果好。表I空心砖块与实心砖块直接还原效果比较
权利要求
1.一种利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，包括以下步骤将硫酸渣原料、还原剂和脱硫剂混合，将混合后的原料压制成空心砖块并布入隧道窑中进行还原焙烧，所述还原剂与硫酸渣原料的质量比为(I 4) 1，所述脱硫剂的添加量为硫酸渣原料质量的O 20%，还原焙烧温度为1000°C 1200°C，还原时间为6h 24h，还原焙烧完成后进行冷却、烘干、细磨，最后通过磁选，得到海绵铁。
2.根据权利要求I所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，其特征在于所述硫酸渣原料中的铁品位为35% 65%，含硫量O. 2% 5%，粒度为-200目占 40% 90%。
3.根据权利要求I或2所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，其特征在于所述还原剂为烟煤、焦炭、无烟煤中的一种或几种。
4.根据权利要求I或2所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，其特征在于所述脱硫剂为生石灰、石灰石、白云石中的一种或几种，所述脱硫剂的添加量为 5 20%。
5.根据权利要求I或2所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，其特征在于所述细磨采用的磨机为立磨机、塔磨机、球磨机或棒磨机，磨矿细度为-200目占 60% 100%。
6.根据权利要求I或2所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法， 其特征在于所述磁选米用的磁选设备为鼓式磁选机或磁选管，磁场强度控制为400Gs 2000Gs。
7.根据权利要求I或2所述的利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，其特征在于所述空心砖块是在实心砖块上开设多个通孔后得到。
全文摘要
本发明公开了一种利用隧道窑还原焙烧从硫酸渣中提取海绵铁的方法，包括以下步骤将硫酸渣原料、还原剂和脱硫剂混合，将混合后的原料压制成空心砖块并布入隧道窑中进行还原焙烧，还原剂与硫酸渣原料的质量比为(1～4)∶1，脱硫剂的添加量为0～20％，还原焙烧温度为1000℃～1200℃，还原时间为6h～24h，还原焙烧完成后进行冷却、烘干、细磨，最后通过磁选，得到海绵铁。本发明的工艺流程简单、过程操作方便、产品质量好、经济效益好，并能为电炉生产提供优质炉料。
文档编号C21B13/00GK102925612SQ20121042881
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者赵强, 宁顺明, 佘宗华, 邢学永, 封志敏, 万洪强, 王文娟, 吴江华 申请人:长沙矿冶研究院有限责任公司