一种低品位鲕状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺的制作方法
【专利摘要】一种低品位鲕状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，包括以下步骤：(1)将低品位鲕状高磷赤铁矿磨矿至-200目含量65wt%～85wt%；(2)对于原料为含Fe品位＜40wt%的鲕状高磷赤铁矿，采用一次粗选一次扫选浮选工艺进行初步富集，得到浮选精矿，浮选尾矿抛弃；对于含Fe品位≥40wt%的鲕状高磷赤铁矿，此步骤省略；(3)酸浸脱磷升铁，得到铁精矿S1和洗水L1；（4）往酸浸母液中加入过量的硫酸沉淀钙离子，得到固体S2和液体L2，L2返回酸浸池中，作为浮选精矿或矿浆调浆使用，S2可以作为建材原料；（5）将洗水L1，加入碱性物质中和。本发明流程短，能耗低，操作简单，成本低，在过程中产生的母液经过简单处理，可以循环利用，而洗水经中和处理对环境无污染。
【专利说明】一种低品位鲕状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，尤其是涉及一种“浮选一酸浸法”联合处理低品位鮞状高磷赤铁矿的方法。
【背景技术】
[0002]我国有30亿吨鮞状高磷赤铁矿，这种铁矿石含P高(0.4~1.0%)、品位一般在35%~50%之间，氧化铁晶粒嵌布粒度细(I~3 μ m)，选别分离相当困难，因而未得到有效开采利用。这种铁矿石中的磷赋存于胶磷矿中，并与富含氧化铁的鮞绿泥石混杂在一起，形成同心层状相间的鮞粒结构；若不改变铁的赋存状态，铁就无法精选富集，磷也无法有效剔除。
[0003]磷对钢材性能的影响很大，磷是绝大多数钢种中的有害元素，主要表现在:(I)磷显著扩大液固两相区，在铸件凝固时会发生强烈的偏析现象，同时缩小了相区，因而助长了凝固过程中的偏析；(2)磷在α及Y固熔体中扩散速度较慢，造成组织的不均匀。由于磷在液相中的溶解度比在固相中的溶解度大得多，因此磷易在晶界上析出，所以磷在晶粒间能形成高磷的脆性纹理，损害钢的脆性，在低温时尤为明显(俗称冷脆)，对于含碳高的钢，磷的危害作用更为显著。
[0004]由于磷的上述危害，因此在炼钢过程中应尽可能降低钢水中的磷含量，若铁矿石在入炉之前就能将其中的磷去除，那么将大大降低炼钢成本。目前，高磷铁矿石的降磷方法主要有选矿方法、化学方法、冶炼方法以及微生物脱磷方法。
[0005]高磷铁矿石的资源特点决定了其属于难选和较难选的矿石。其典型选矿分选工艺主要包括:焙烧磁选、强磁选、浮选工艺、选择性聚团分选、联合流程。近年来，国内外对高磷铁矿石降磷理论及工艺进行了大量的研究并取得了一定的进展，但是由于我国高磷铁矿石特别是“宁乡式”高磷鮞状赤铁矿的矿物组成比较复杂，磷矿物嵌布粒度细小，因此利用选矿法脱磷仍存在不少问题。如陈友谊等用弱磁一强磁脱磷工艺对梅山铁矿石进行深选脱磷研究，结果表明:(1)脱磷率低；(2)由于细磨，降低球磨台时处理量，增加了产品沉降、浓缩的困难。磨矿细度增加，球磨台时处理能力降低，使磨矿成本明显增加；(3)铁的损失量大，铁的回收率降低。由于高磷铁矿石中磷矿物粒度细小，嵌布特征复杂，矿石矿物组成复杂，采用传统的选矿方法很难达到令人满意的效果。
[0006]化学方法脱磷就是以硝酸、盐酸或硫酸对矿石进行酸浸脱磷。该方法是一种较为有效的脱磷方法，而且矿石中磷矿物无须完全单体解离，只要暴露出来与浸出液接触就可以达到降磷的目的，然而化学方法脱磷耗酸量大，成本高，酸性浸出液对设备的腐蚀大，而且容易导致矿石中可溶性铁矿物溶解，造成铁损失。
[0007]南方冶金学院利用解胶浸矿法对“宁乡式”胶磷铁矿石进行抗盐保铁降磷研究，结果表明能脱除矿石中40~50%的磷，但该方案使用的介质浓度高达3~5mol/L，成本高，而且脱磷率也较低。瑞典某铁矿利用硝酸对高磷铁矿石进行酸浸脱磷。矿石中磷含量从0.2%下降到0.05%。但该方法耗酸大，成本高，而且脱磷率也较低。[0008]国内外还有一部分钢铁厂冶炼脱磷包括铁水预处理脱磷和转炉炼钢脱磷。铁水预处理脱磷的基本原理就是炼钢铁水在入转炉或电炉前，以氧化性和碱性氧化物或高氧化性的碱性渣与铁水中的磷发生反应对铁水进行预处理脱磷。此法效果好，但是成本较高，且铁水温降大，对高磷铁水的脱磷存在一定困难。
[0009]目前，国外在低磷(0.15%以下)铁水的脱磷方面己有较为成熟的经验。脱磷工艺有下列几种:
I)在高炉出铁场脱磷。如意大利塔兰托厂，向高炉出铁场摆动流咀下面的铁流喷吹脱磷剂进行脱磷。喷吹脱磷剂50-55kg/t铁后，铁水的含磷量由0.08%降至0.02%。此工艺较简单，适用于处理低磷铁水。其主要缺点是脱磷率低，操作环境差。
[0010]2)在铁水预处理站脱磷。日本广泛采用了此种工艺。根据不同渣系，各公司先后开发了 SARP.SMP和ORP等脱磷方法。这些方法处理低磷(小于0.15%)铁水效果颇佳，脱磷率可达90%~95%，但处理时间长、铁水温降100~1700°C，且需要扒渣。有的公司为了减少铁水温降，在喷吹固体氧化剂的同时，喷入一定的氧气。铁水效果颇佳，但对磷含量大于0.15%的铁矿则效果不理想，而且会影响铁的质量。
[0011]3)在转炉内脱磷。如神户制钢加古川厂的OLIPS法，在吹氧的同时将一根副枪插入熔池喷入脱磷剂以达到脱磷的目的，脱磷后的铁水兑入另一转炉炼钢；再如神户制钢鹿岛厂的SRP法，其原理是利用两个转炉构成两个逆流反应器。铁水兑入一个转炉后，从顶部加入脱磷剂(转炉渣或矿石+石灰+萤石)并吹入一定量的氧气，脱磷后的铁水(半钢)倒入另一个转炉炼钢。这种工艺具有处理时间短(2.5~IOmin)，铁水温降小(基本不降温甚至可以吃少量废钢)，反应空间大，脱磷剂消耗少，不必扒渣，金属回收率高等优点，被认为是十分经济的铁水脱磷法；但此方法只能用于处理含磷低于0.15%的铁水，对含磷高的铁矿处理效果不理想，而且含量高的铁矿对设备要求较高，在国内一直难以实现。
【发明内容】
[0012]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能耗低，操作简单方便，成本低的低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺。
[0013]本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，包括以下步骤:
(1)将低品位鮞状高磷赤铁矿磨矿至-200目含量65wt%~85wt%(质量浓度)，得矿浆； 进一步，磨矿方式为球磨，磨矿质量浓度50%~65%，磨矿介质为工业用水或者自来水；
(2)对于原料为含Fe品位<40wt%的鮞状高磷赤铁矿，将步骤(1)得到的矿浆采用一次粗选一次扫选浮选工艺进行初步富集，得到浮选精矿(含Fe品位> 40wt%)，浮选尾矿抛弃；对于含Fe品位> 40wt%的鮞状高磷赤铁矿，此步骤省略；
浮选介质为工业用水或者自来水，粗选时直接加入油酸钠水溶液进行浮选，浮选时间为2~5分钟；扫选时直接加入油酸钠捕收剂水溶液进行浮选，浮选时间为I~3分钟；浮选药剂用量为:粗选添加药剂为150~300g/t原矿，扫选添加药剂为70~150g/t原矿；浮选温度为常温浮选；
加药方式为:将药剂配制成水溶液，水浴50~90°C加热，待药剂全部溶解在水中后，加入至矿浆中；(3)酸浸脱磷升铁:将步骤(2)得到的浮选精矿或步骤(1)所得矿浆泵入酸浸池调浆至固体质量百分数20%~30%，然后加入质量浓度20wt%~35wt%的盐酸，调浆后的矿浆质量与盐酸质量比为2~3:1~1.5,搅拌反应0.5~3小时,再过滤,得到的滤液为酸浸母液，过滤得到的固体以固液比1: 3~10再浆洗涤3~10分钟，再次过滤后得到铁精矿S1和洗水L1 ；
(4)往步骤(3)得到的酸浸母液中加入过量的硫酸沉淀钙离子，得到固体S2和液体L2,L2返回酸浸池中，作为浮选精矿或矿浆调浆使用，S2可以作为建材原料；
(5)将步骤(3)得到的洗水L1，加入碱性物质CaO中和，达到国家标准排放标准，L1成中性，可以排放。
[0014]本发明可适用国内外闻中低品位的闻憐麵状赤铁矿。
[0015]本发明流程短，能耗低，操作简单，成本低，在过程中产生的母液经过简单处理，可以循环利用，而洗水经中和处理对环境无污染。
【具体实施方式】
[0016]以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0017]实施例1
本实施例的原料含Fe品位为43.50wt%o
[0018]本实施例包括以下步骤:
(1)将低品位鮞状高磷赤铁矿磨矿至-200目含量75%(质量浓度)，得矿浆；磨矿方式为球磨，磨矿质量浓度50%，磨矿介质为工业用水；
(2)酸浸脱磷升铁:将步骤(1)所得矿浆泵入酸浸池内调浆至固体质量百分数30%，加入质量浓度为35wt%的浓盐酸，调浆后的矿浆质量与浓盐酸质量比为2:1，进行酸浸脱磷升铁，搅拌反应2.5小时；再过滤，得到的滤液为酸浸母液，过滤得到的固体以固液比1:5再浆洗涤10分钟，再次过滤后得到铁精矿S1和洗水L1，铁精矿S1具体检测结果见表1 ;
(3)往步骤(2)得到的酸浸母液中加入20wt%的稀硫酸，酸浸母液与稀硫酸体积比为10:1，得到固体S2和液体L2, L2返回酸浸池中，作为矿浆调浆使用，S2可以作为建材原料；
(4)将步骤(2)得到的洗水L1，加入CaO进行中和，达到国家排放标准,L1成中性，可以排放。
[0019]表1实施例1操作过程中所得产品的品位、回收率、脱除率结果
【权利要求】
1.一种低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将低品位鮞状高磷赤铁矿磨矿至-200目含量65wt%~85wt%，得矿浆； (2)对于原料为含Fe品位<40wt%的鮞状高磷赤铁矿，将步骤(1)得到的矿浆采用一次粗选一次扫选浮选工艺进行初步富集，得到浮选精矿，浮选尾矿抛弃；对于含Fe品位^ 40wt%的鮞状高磷赤铁矿，此步骤省略； (3)酸浸脱磷升铁:将步骤(2)得到的浮选精矿或步骤(1)所得矿浆泵入酸浸池调浆至固体质量分数20%~30%，然后加入质量浓度为20wt%~35wt%的盐酸，调浆后的矿浆质量与盐酸质量之比为2~3:1~1.5，搅拌反应0.5~3小时，过滤，得到的滤液为酸浸母液，过滤得到的固体以固液比1: 3~10再浆洗涤3~10分钟，再次过滤后得到铁精矿S1和洗水L1 ； (4)往步骤(3)得到的酸浸母液中加入过量的硫酸沉淀钙离子，得到固体S2和液体L2,L2返回酸浸池中，作为浮选精矿或矿浆调浆使用，S2可以作为建材原料； (5)将步骤(3)得到的洗水L1，加入碱性物质中和成中性，达标排放。
2.根据权利要求1所述的低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，其特征在于，步骤(I)中，磨矿方式为球磨，磨矿质量浓度50%~65%，磨矿介质为工业用水或者自来水。
3.根据权利要求1所述的低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，一次粗选一次扫选后得到浮选精矿，含Fe品位> 40wt%o
4.根据权利要求1所述的低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，浮选介质为工业用水或者自来水，粗选时直接加入油酸钠水溶液进行浮选，浮选时间为2~5分钟；扫选时 直接加入油酸钠捕收剂水溶液进行浮选，浮选时间为I~3分钟；浮选药剂用量为:粗选添加药剂为150~300g/t原矿，扫选添加药剂为70~150g/t原矿；浮选温度为常温浮选； 加药方式为:将药剂配制成水溶液，水浴50~90°C加热，待药剂全部溶解在水中后，加入至矿浆中。
5.根据权利要求1所述的低品位鮞状高磷赤铁矿脱磷升铁生产工艺，其特征在于，步骤(5)中,所述碱性物质为CaO。
【文档编号】C22B1/11GK103695638SQ201310734205
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】谭之海, 汤建良, 童德愉, 季荣, 申睿 申请人:化工部长沙设计研究院