一种用高磷鲕状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法
【专利摘要】本发明属于资源综合利用领域，提供了一种用高磷鲕状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，本方法使用固体废弃物高炉灰作为还原剂，将高磷鲕状赤铁矿经过直接还原焙烧，焙烧产品经过两段磨选即可得到直接还原铁。在焙烧磁选过程中，既可以回收高磷鮞状赤铁矿中的铁，还可以同时回收高炉灰中的铁。本发明工艺方法简单，充分利用了作为固体废弃物的高炉灰，避免了使用成本较高的煤粉，也使得高炉灰中的铁得到综合回收利用；通过添加的脱磷剂和高炉灰的共同作用可以实现鲕状赤铁矿和高炉灰中的铁综合回收，同时降低直接还原铁中磷的含量，最终可以获得铁品位大于91%，磷含量小于0.08%的直接还原铁，包括高炉灰中铁的总回收率大于85%。
【专利说明】一种用高磷鲕状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于资源综合利用领域，提供了一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法。
技术背景
[0002]中国因钢铁生产规模增长迅速，需要大量进口铁矿石，而从国家战略的角度看，我国铁矿石的供应不能长期依赖进口。因此一些原来不能利用的铁矿资源的可选性研究也都提到了日程，高磷鮞状赤铁矿就是其中之一。但是由于高磷鮞状赤铁矿鮞粒形态复杂，国内外利用高磷鮞状赤铁矿主要集中在反浮选工艺、磁化焙烧工艺、酸浸和微生物浸出工艺，这些工艺都只能生产铁品位在60%的铁精矿，同时精矿中的磷含量偏高。例如，使用“分散一选择性聚团脱泥一反浮选脱磷工艺流程”处理高磷铁矿石虽降低了产品中磷含量，但是铁富集有限(纪军.高磷铁矿石脱磷技术研究[J].矿冶，2003，12(2):33~37);对高磷鮞状赤铁矿采用磁化焙烧-弱磁选的方法，虽得到铁品位为60.92%、磷含量0.225%的精矿，但是铁的回收率仅在72%左右(李广涛等，四川某高磷鮞状赤褐铁矿石选矿试验研究[J].金属矿山，2008，(4):43~47);在对贵州某鮞状赤铁矿石采用磁化焙烧一磁选-酸浸流程，虽然使得精矿磷含量降至0.065%,但是焙烧成本和酸浸成本都高，导致整个工艺成本过高，很难实现工业化(郭宇峰等，贵州某鮞状赤铁矿选矿试验研究[J].金属矿山，2009，(12):68~72);利用At.f菌和At.t菌的协同作用使得鄂西高磷鮞状赤铁矿脱磷率达到了 88.7%，但是铁回收率偏低，且该工艺复杂(鲍光明等，鄂西高磷鮞状赤铁矿微生物脱磷研究[J].金属矿山，2010，(3):40~42)。虽然国内也有以直接还原焙烧-磁选工艺处理高磷鮞状赤铁矿，但是因未找到合适的脱磷添加剂，不是工艺复杂就是所用脱磷添加剂用量大而造成成本高，如“CN200910079152.4”，名称为“一种用高磷鮞状赤铁矿直接生产海绵铁的工艺方法”中所用脱磷剂碳酸钠用量为20%，使成本增大。与此同时，工艺所用的还原剂煤粉与焦炭相比虽然价格相对低廉，但是随着用量的增大也使得成本增加。
[0003]另一方面，在钢铁工业的高炉冶炼过程中产生大量含铁的高炉灰尚未能完全有效利用。据不完全统计，全国钢铁企业每年大约有一千万吨以上高炉灰产出，除少部分作为建筑材料在道路工程、水泥行业中使用外，大部分被堆存，这种做法不但会占用大量土地，也造成环境污染；同时，也造成了资源的巨大浪费。
[0004]为了解决上述的问题，本发明以高磷鮞状赤铁矿和高炉灰为原料，采用添加脱磷剂直接还原焙烧-磁选的方法生产直接还原铁，同时解决了鮞状赤铁矿和高炉灰的利用问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法。将难利用的闻憐麵状赤铁矿和固体废弃物闻炉灰同时利用，综合回收闻憐麵状赤铁矿和闻炉灰中的铁，生产高质量的直接还原铁。达到简化工艺流程、降低生产成本、节能降耗、综合利用资源的目的。
[0006]本发明的技术方案是，一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，该方法是以高磷鮞状赤铁矿和高炉灰为原料，高炉灰同时为还原剂，同时添加脱磷剂对高磷鮞状赤铁矿进行直接还原焙烧-磁选，生产直接还原铁，使综合回收利用铁资源的目的得到实现。最终直接还原铁的指标是:铁品位大于91%,憐含量小于0.08%,麵状赤铁矿和闻炉灰中铁的总回收率大于85%，，产品可以直接作为炼钢原料。
[0007]实施该方案的具体步骤和条件如下:第一步，将高磷鮞状赤铁矿破碎到粒度_2mm占100%，加入固体废弃物高炉灰作为还原剂，同时加入脱磷剂，不同矿石的高炉灰和脱磷剂用量有所不同。高磷鮞状赤铁矿与高炉灰质量之比为1: (0.25~0.35)，脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，高磷鮞状赤铁矿与脱磷剂的质量比为1: (0.2~0.23)。将上述原料混合均匀后，在1150°C~1200°C的马弗炉中焙烧50~80min，具体矿石的焙烧温度和时间依据矿石性质有所不同，需要通过试验确定。
[0008]第二步，焙烧产品经过冷却后进行破碎磨矿，磨矿分为两个阶段，初始磨矿质量浓度为60%，第一段磨矿产品细度为-0.074mm占70%，第二段磨矿细度为-0.043mm占95%，两段磨矿所得产品均在磁场强度为1.8~2.0kGs条件下磁选，获得最终直接还原铁。破碎和磨矿的目的是使焙烧产品中金属铁颗粒与脉石矿物单体解离，从而获得具有合适磨矿细度的产品，该产品经弱磁选可以得到铁品位大于91%，磷含量小于0.08%，鮞状赤铁矿和高炉灰中铁的总回收率大于85%的直接还原铁。
[0009]本发明所述高炉灰既是还原剂又是铁的来源之一，脱磷剂为碳酸钙和氟化钙，利用本发明的工艺方法，可以在从高磷鮞状赤铁矿中回收铁的同时，也使固体废弃物高炉灰得以有效利用，从而达到综合回收利用铁资源的目的。
[0010]与现有方法相比，本发明方法具有如下优点:①在直接还原焙烧-磁选工艺中提供了一种廉价的脱磷剂用于高磷鮞状赤铁矿的生产。采用本工艺提供的方法在有效降低成本的同时也可以得到铁品位大于91%，磷含量小于0.08%的铁产品对固体废弃物高炉灰的有效利用，一方面变有害废料为有价产品，避免了使用成本相对较高的煤粉，降低了生产成本；另一方面大大降低了钢铁冶炼对环境造成的污染和破坏，避免高炉灰粉尘对大气的二次污染！③从闻憐麵状赤铁矿和闻炉灰中综合回收铁的工艺方法的实现，提闻了资源综合利用率，有利于建设资源节约型社会；④能够实现更高的经济价值。对高炉灰的高效利用不仅节约铁矿资源和煤炭资源，扩大铁资源来源，对提高企业效益、资源效益也会起到巨大作用。⑤本发明使得难利用的高磷鮞状赤铁矿石的开发和高炉灰中铁综合回收利用成为可能，这既极大提高资源利用率和创造巨大的环境效益，也会使让我国铁矿石的供应长期依赖进口的状况有所改善，有利于国计民生。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1所不为一种用闻憐麵状赤铁矿和闻炉灰生广直接还原铁的方法的工艺流程
【具体实施方式】
[0012]为更好对本发明进行描述，现在结合附图用实施例对本发明提供的方法作进一步的详尽描述。
[0013]实施例1
[0014]某高磷鮞状赤铁矿石含铁43.72%，磷含量为0.79%，鮞状赤铁矿中赤铁矿粒度极细，且常与鮞绿泥石和含磷矿物如胶磷矿相互包裹或共生，是难利用铁矿石；固体废物高炉灰含铁24%，铁氧化物主要以赤铁矿为主。综合回收高磷鮞状赤铁矿和高炉灰中的铁的条件为:高磷鮞状赤铁矿与高炉灰的质量比为1:0.3，与脱磷剂的质量比为1:0.215，所用脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，比例为1:0.075 ;将高磷鮞状赤铁矿石与上述物料按照比例混合均匀后，放置于马弗炉11501:下还原被烧601^11 ;冷却，在初始磨矿质量浓度为60%，第一段磨矿产品细度70%为-0.074mm，第二段磨矿细度是-0.043mm为95%，两段磨矿所得产品均在磁场强度为1.8kGs条件下磁选，可以得到铁品位91.56%，磷含量0.075%，铁的总回收率为86.32%的直接还原铁。
[0015]实施例2
[0016]某高磷赤铁矿石含铁46.36%，磷含量1.28%，固体废物高炉灰含铁20%，铁氧化物主要以赤铁矿为主。回收该闻憐赤铁矿石的还原倍烧条件为:闻憐麵状赤铁矿与闻炉灰的质量比为1:0.35，与脱磷剂的质量比为1:0.23，所用脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，比例为1:0.125 ;将高磷鮞状赤铁矿石与上述物料按照比例混合均匀后，放置于马弗炉1200°C下还原焙烧SOmin ;冷却，在初始磨矿质量浓度为60%，第一段磨矿产品细度65%为-0.074mm,第二段磨矿细度是_0.043mm为90%，两段磨矿所得产品均在磁场强度为2.0kGs条件下磁选，可以获得铁品位92.85%，磷含量0.069%，铁的总回收率为85.69%的直接还原铁。
[0017]实施例3
[0018]某高磷鮞状赤铁矿石含铁52.79%，磷含量0.12%，磷主要存于氟磷灰石中，固体废物高炉灰含铁30%，铁氧化物主要以赤铁矿为主。回收该高磷鮞状赤铁矿石的还原焙烧条件为:高磷鮞状赤铁矿与高炉灰的质量比为1:0.25，与脱磷剂的质量比为1:0.2，所用脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，比例为1:0.065 ;将高磷鮞状赤铁矿石与上述物料按照比例混合均匀后，放置于马弗炉1200°C下还焙烧70min ;冷却后磨矿，磨矿质量浓度为60%，第一段磨矿产品细度68%为-0.074mm,第二段磨矿细度是_0.043mm为85%，两段磨矿所得产品均在磁场强度为1.9kGs条件下磁选，可以获得铁品位92.53%，磷含量0.078%，铁综合回收率为89.83%的直接还原铁。
[0019]本技术领 域的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上实施例的变化、变形都在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:以高磷鮞状赤铁矿和高炉灰为原料，高炉灰同时为还原剂，经混匀后进行直接还原焙烧，所得产物经过湿式磨矿磁选可获得直接还原铁，具体包括以下步骤: 首先，将高磷鮞状赤铁矿石破碎到粒度-2_占100%，加入高炉灰和脱磷剂，混合均匀后备用；其中，高磷鮞状赤铁矿与高炉灰质量之比为1: (0.25~0.35)，脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，高磷鮞状赤铁矿与脱磷剂的质量比为1: (0.2~0.23); 然后，将混匀后的物料放入坩埚中，在温度为1150°C~1200°C的马弗炉中焙烧50~80min ； 最后，将冷却后的焙烧产品破碎后磨矿，磨矿质量浓度为60%，得到磨矿细度-0.074mm占95%的矿浆；将磨矿产品在磁场强度为1.8~2.0kGs条件下磁选，最终得到直接还原铁。
2.如权利要求1所述的一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:所述还原剂为固体废弃物高炉灰，其铁品位为20%~30%，碳含量为25%-35%。
3.如权利要求1所述的一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:所用原料高磷鮞状赤铁矿中铁品位为43%~53%，磷含量为0.1%~1.3%。
4.如权利要求1所述的一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:所述的脱磷剂为碳酸钙和氟化钙的混合物，二者质量比为1:(0~0.125)。
5.如权利要求1所述的一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:直接还原铁是在两段磨矿-磁选过程后获得，其中第一段磨矿细度为-0.074mm占65%~70%，第二段磨 矿细度为-0.043mm占85%~95%，两段磁选磁场强度均为1.8~2.0kGs0
6.如权利要求1所述的一种用高磷鮞状赤铁矿和高炉灰生产直接还原铁的方法，其特征在于:最终所得直接还原铁中铁品位大于91%，憐含量小于0.08%，麵状赤铁矿和1?炉灰中铁的总回收率大于85%。
【文档编号】C21B13/00GK103789477SQ201410067123
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】孙体昌, 曹允业, 徐承焱, 于春晓, 余文, 寇珏 申请人:北京科技大学