一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法
【专利摘要】一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，步骤如下：将100份含铁物料、5—15wt％活化剂、0—25wt％的除杂剂，混匀，粉碎至粒度＜3mm；将混匀的物料用还原性热源在还原焙烧炉内进行还原焙烧，焙烧温度要求1150℃—1350℃，然后在密封装置内密封冷却至60℃以下；再将焙烧料进行破碎，干式磨粉至粒度≤0.05mm，采用干磁选法得到铁精粉与水泥熟料；同时利用重力旋风除尘器及脉冲布袋回收烟尘，并采用选矿法或湿法冶金回收烟尘中的硫、砷、铅、锌等有价金属元素。本发明不仅解决了现有回收技术无法一起回收含铁物料中的有价元素的技术难题，适应性强；且工艺简单、生产效率高。
【专利说明】一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于综合回收有价金属【技术领域】。具体涉及一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着我国钢铁工业与冶金工业的迅猛发展，对铁矿石的需求不断增加。但由于我国铁矿石资源两个特点:一是贫矿多，贫矿出储量占总储量的60%;二是多元素共生的复合矿石较多。此外矿体复杂，有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。因此导致选出的铁精矿不仅质量不高，且选矿成本居高不下。亟待需要我们把眼光投入到分选工艺简单、能够实现综合利用，综合加工成本低，节能环保的新型加工工艺上来。
[0003]同时金属冶炼过程中产生大量的冶金渣料，其中含有一定量的有价金属。如铜渣中不仅含有大量的铁，还含有少量的铜、铅、锌、镍、钻、锡等有色金属，还含有金、银、钼、钯、锇、铼等贵金属和钇、镉、锗等稀土或稀有金属；又如锌炼渣中不仅含有大量的铁，还含有少量的铜、铅、锌、金、银等贵金属；镍渣、铅渣、锡渣等与上述的选矿渣一样，都含有各种有价金属。这些冶金渣料中的有价金属不仅可以进行二次回收，而且对其回收可以切实减少环境污染，实现社会、经济、环境的可持续发展。
[0004]尾矿:是选矿厂在特定的条件下，将矿石细磨后选出“有用组分”后排除的废弃物，也就是矿石选剔后剩余的固体废料。具有粒度细、数量大，危害和污染环境的特点。尾矿是矿山开发，特别是金属矿开发造成环境污染的重要原因，是固体工业废料主要组成部分。因受选矿技术水平、生产设备的制约，尾矿中含有一定量的有价金属和非金属矿物，是潜在的二次资源。
[0005]目前我国几种类·型的矿，因品位低(均在30%左右)，含磷、硫、砷、硅，有害杂质含量高，浸染粒度极细，物理选矿难度极大，分离难度大。而冶金渣料中的有色金属和贵金属大多存在于硫化物当中，铁主要以硅酸铁形式存在。冶金渣料成分复杂，性质不稳定，致使现在的回收率低、能耗高，分选后尾矿无法利用，造成危害。
【发明内容】
[0006]本发明所解决的技术问题在于提供一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其工艺简单、适应性强、生产效率高，从而解决上述【背景技术】中的问题。
[0007]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0008]一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，步骤如下:将100份含铁物料、515被％活化剂、025被％的除杂剂，混匀，粉碎至粒度< 3mm ；
[0009]将混匀的物料用还原性热源在还原焙烧炉内进行还原焙烧，焙烧温度要求1150°C 1350°C，然后在密封装置内密封冷却至60°C以下；
[0010]再将焙烧料进行破碎，干式磨粉至粒度< 0.05_，采用干磁选法得到铁精粉与水泥熟料；
[0011]同时利用重力旋风除尘器及脉冲布袋回收烟尘，并采用选矿法或湿法冶金回收烟尘中的硫、砷、铅、锌等有价金属元素。
[0012]本发明中，所述含铁物料包括磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及它们的共生矿、伴生矿、含铁的尾矿；铅渣、锌渣、铜渣、镍渣、钛渣及其选矿的含铁尾矿；以及选硅、钾、钠、铝的含铁尾矿，粒度要求< 3mm。
[0013]本发明中，所述活化剂为工业用氯化钠、盐矿盐或海盐，粒度要求< 3mm。
[0014]本发明中，所述除杂剂为碳酸钙、氧化钙或氢氧化钙，粒度要求< 3mm。
[0015]本发明中，所述还原性热源为煤、焦煤、无烟煤、褐煤、泥炭、可发热的城市垃圾、植物干燥物、含碳气体、含氢气体中任何一种。
[0016]本发明中，所述还原焙烧炉为循环流化床、沸腾炉、竖炉、回转窑、隧道窑、煤气发生炉。
[0017]本发明中，所述密封装置为深度还原密封罐。
[0018]本发明中，所述有价元素的回收使用选矿法或湿法冶金、重力旋风除尘器及脉冲布袋回收硫、砷、铅、锌等有价金属元素。
[0019]本发明中，所述干磁选法采用0.08T0.15T干磁选机，得到铁精粉和尾矿。
[0020]本发明中，所述铁精粉有害杂质超标时，则将铁精粉倒入搅拌桶，按矿浆浓度80 / 100加水和25 / 100稀硫酸或盐酸搅拌水洗5min-20min后，用0.1t半逆流磁选机进行复选，用300T液压机压制成Φ300X300mm圆柱体，弱磁性尾矿按国标标准配比后就是水泥。
[0021]本发明中，在还原焙烧过程中添加的活化剂、除杂剂、煤与矿石中的脉石反应，生成硅酸钙、铝酸钙的水泥熟料，经粉磨至0.05_后，经干磁选得到海绵铁粉，余下的弱磁性物质由于高温作用，非金属矿物成分多为与水泥成份相似的硅酸三钙、铝酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物质，具有水硬胶凝性，因此可以作为水泥熟料。
[0022]采用上述的技术方案，本发明对含硅、磷、硫、砷的多金属贫铁矿和冶炼渣、尾矿采用活化剂在热力学作用下产生一系列的化学反应，有效地将有价元素从连生体中分离出来；同时硅、铝及硅酸钙经热力活化，形成硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝盐酸等活性物质，其矿物成分与水泥相似，具有水硬胶凝性，可作为水泥熟料。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下积极效果:
[0024]首先，本发明通过热化学活化方式把有价元素从连生体中分离出来，还能有效解离硅酸铁物料中的氧化铁，因此，有价金属回收率高。
[0025]其次，热化学能有效处理各种含铁物料，适应原料性质变化，不同矿、渣料能一起处理，不仅解决了现有回收技术无法一起回收含铁物料中的有价元素的技术难题，适应性强；且工艺简单、生产效率高，基本零排放，对环境友好。
[0026]本发明能达到TFe ^ 90%,MFe ^ 90%，实收率≥90%，有价元素回收率≥85%。【具体实施方式】
[0027]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。[0028]本发明的详细步骤如下:
[0029]1、将100份含铁物料、515wt%S化剂、025?丨％的除杂剂，混匀后破碎至< 3mm ；
[0030]2、将步骤I破碎后的混料进行焙烧；还原设备采用循环流化床、沸腾炉、回转窑、隧道窑中的一种。还原性热源为煤、焦煤、无烟煤、褐煤、泥炭、可发热的城市垃圾、植物干燥物、含碳气体、含氢气体中任何一种以上，助燃气体为空气。高温区温度为1150°C 1350°C,高温区焙烧温度达到即可进入深度还原密封罐。
[0031]3、焙烧后进入深度还原密封罐冷却，深度还原密封罐首次使用前应将温度升至1100°C以上(与入料温差100°C左右)。连续入料，待下部料温降至60°C以下时出料，粉碎至≤0.05mm(占 90% )。
[0032]4、干式磁选采用0.08T0.15T，〔 I〕得到铁精粉和尾矿。〔2〕如铁精粉有害杂质仍然超标，将铁精粉倒入搅拌桶，按矿浆浓度80 / 100加水和2-5 / 100稀硫酸或盐酸搅拌水洗5min-20min后,用半逆流磁选机(0.1t)进行复选,用300T液压机压制成C>300X300mm圆柱体。弱磁性尾矿按国标标准配比后就是水泥。
[0033]5、烟尘中含铅、锌、硫、铁、铜、砷，采用重力旋风除尘器及脉冲布袋回收烟尘，用湿法冶金和选矿法将其中的有价元素分离回收。
[0034]以下为详细的具体实施案例。
[0035]实施例1
[0036]配矿:鮞状赤铁矿1000 吨(TFe—41.53 %, S—1.69 %, P—0.82 %,Si02-28.32% )，盐矿盐50吨，碳酸钙150吨，混匀后破碎成< 3mm。
[0037]焙烧:利用循环流化床、采用焦煤作为热源，还原焙烧控制温度1150°C，达到该温度后即进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料,粉碎至< 0.05mm。
[0038]磁选:粉磨后在0.1T下磁选，得到海绵铁粉(TFe-93.97 %，MFe-94.33 %，5-0.08%，？一0.11%)，实收率97.42%，压块。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0039]实施例2
[0040]配矿:自然粉化褐铁矿500 吨(TFe-36.01 %, S-0.043 %, P—0.06 %,Si02-48.78% )，粒度0.01mm，工业盐75吨混匀。
[0041]焙烧:利用沸腾炉，采用植物干燥物作为热源，还原焙烧控制温度1150°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎。
[0042]磁选:粉磨后在0.1T下磁选，得到海绵铁粉(TFe-96.12%, MFe-96.79%，实收率98.73%，压块。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0043]实施例3
[0044]配矿:赤褐铁矿500吨(TFe-33.69%, S—L 08%，P-L 02% )，工业用氯化钠50吨，氧化钙70吨，混匀后破碎成< 3mm(占90% )。
[0045]焙烧:利用隧道窑，采用含氢气体作为热源，还原焙烧控制温度1150°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm。
[0046]磁选:粉磨后在0.1T下磁选，得到海绵铁粉(TFe-93.14%,MFe-92.16%)，实收率96%，压块。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0047]实施例4
[0048]配矿:选锡尾矿1000 吨(TFe-33.47%, S0.3%,Ρ_0.28%，AS-0.67% ),盐矿盐 50吨，石灰石60吨，混匀后破碎成≤3mm(占90% )。
[0049]焙烧:还原焙烧控制温度1150°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm(占95% )。
[0050]磁选:粉磨后在0.1T下磁选，得到海绵铁粉(TFe-93.44 %，MFe-93.73 %，S-0.043%,P-0.057%,AS-0.044% )，实收率94.83%，压块。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0051]实施例5
[0052]配矿:选铜铅锌尾矿500 吨(TFe_4L 2%, S-0.98%, AS-0.56% )，盐矿盐 30 吨，石灰石40吨，混匀后破碎成< 3mm(占90% )。
[0053]焙烧:还原焙烧控制温度1150°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm(占95% )。
[0054]磁选:粉磨后在0.1T下磁选，得到海绵铁粉(TFe-93.0 %，MFe-92.73 %，S-0.05%, P-0.078%, AS-0.047% )，实收率90.81%，压块。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0055]实施例6
[0056]配矿:铅冶炼渣500 吨(TFe-38.11%, P60.87 %, Zn-2.64 %, Cu-0.56 %, Ag-50g /t, Au-0.949g / t，S-L 59%，Ρ-(λ 87%，A-L 67%，)，盐矿盐 70 吨，石灰石 125 吨，混匀后破碎成< 3mm (占90% ) ο
[0057]焙烧:还原焙烧控制温度1300°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm(占95% )。
[0058]磁选:粉磨后磁选海绵铁粉(S-0.186%, As-0.22% ),进入搅拌桶，调至矿浆浓度80%，兑入5%总质量比盐酸，搅拌20min，再用0.1T半逆流式磁选机磁选后，得到海绵铁粉(TFe-93.97%, MFe-93.11%, S-0.031%,
[0059]AS-0.022% )，实收率94.67%，用300T液压机压制成Φ300Χ300ι?πι圆柱体。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0060]实施例7
[0061]配矿:镍冶炼渣500 吨(TFe-38.76 %, Ni0.47 %, Cu-0.54 %, S-0.99 %,As-0.65% )，盐矿盐30吨，石灰石50吨，混匀后破碎成< 3mm(占90% )。
[0062]焙烧:还原焙烧控制温度1300°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm(占95% )。
[0063]磁选:粉磨后磁选海绵铁粉磨后进入搅拌桶，调至矿浆浓度80 %，兑入5 %总质量比硫酸，搅拌20min，再用0.1T半逆流式磁选机磁选后，得到海绵铁粉(TFe_92.57%,MFe-92.13 %, S-0.081 %, AS-0.042 % )，实收率 9L 22 %，用 300T 液压机压制成Φ300X 300mm圆柱体。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。[0064]实施例8
[0065]配矿:铜冶炼渣500 吨(TFe-31.33%，S-l.ll%，As_0.45% )，盐矿盐 40 吨，石灰石60吨，混匀后破碎成< 3mm(占90% )。
[0066]焙烧:还原焙烧控制温度1300°C，达到该温度后即可进入深度还原密封罐，深度还原密封罐入料口温度控制在1050°C以上，待密封罐下部出料口温度降至60°C以下即可出料，粉碎至≤0.05mm(占95% )。
[0067]磁选:粉磨后磁选海绵铁粉进入搅拌桶粉磨后进入搅拌桶，调至矿浆浓度80%，兑入5%总质量比盐酸，搅拌20min，再用0.1T半逆流式磁选机磁选后，得到海绵铁粉(TFe-90.41%, MFe-89.86%，S-0.089%，AS0.045% ),实收率 90.3%，用 300T 液压机压制成Φ300X300mm圆柱体。磁选后的尾矿作为水泥熟料。烟尘中的有价元素利用湿法冶金和选矿方法回收。
[0068]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:步骤如下:将100份含铁物料、515被％活化剂、025被％的除杂剂，混匀，粉碎至粒度< 3mm ； 将混匀的物料用还原性热源在还原焙烧炉内进行还原焙烧，焙烧温度要求1150°C——1350°C，然后在密封装置内密封冷却至60°C以下； 再将焙烧料进行破碎，干式磨粉至粒度< 0.05_，采用干磁选法得到铁精粉与水泥熟料； 同时利用重力旋风除尘器及脉冲布袋回收烟尘，并采用选矿法或湿法冶金回收烟尘中的有价金属元素。
2.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述含铁物料包括磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及它们的共生矿、伴生矿、含铁的尾矿；铅渣、锌渣、铜渣、镍渣、钛渣及其选矿的含铁尾矿；以及选硅、钾、钠、铝的含铁尾矿，粒度要求< 3mm。
3.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述活化剂为工业用氯化钠、盐矿盐或海盐，粒度要求< 3mm。
4.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述除杂剂为碳酸钙、氧化钙或氢氧化钙，粒度要求< 3mm。
5.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述还原性热源为煤、焦煤、无烟煤、褐煤、泥炭、可发热的城市垃圾、植物干燥物、含碳气体、含氢气体中任何一种。
6.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述还原焙烧炉为循环流化床、沸腾炉、竖炉、回转窑、隧道窑、煤气发生炉。
7.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述密封装置为深度还原密封罐。
8.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述有价元素的回收使用选矿法或湿法冶金、重力旋风除尘器及脉冲布袋回收硫、砷、铅、锌等有价金属元素。
9.根据权利要求1所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述干磁选法采用0.08T0.15T干磁选机，得到铁精粉和尾矿。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种含铁物料还原生产海绵铁、水泥并回收有价元素的方法，其特征在于:所述铁精粉有害杂质超标时，则将铁精粉倒入搅拌桶，按矿浆浓度80 / 100加水和25 / 100稀硫酸或盐酸搅拌水洗5min-20min后，用0.1t半逆流磁选机进行复选，用300T液压机压制成Φ300X 300mm圆柱体,弱磁性尾矿按国标标准配比后就是水泥。
【文档编号】C22B7/00GK103572059SQ201310485982
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】林文靖 申请人:张汝华, 姚杰