一种低品位铁矿提高品位的方法
【专利摘要】一种低品位铁矿提高品位的方法，首先将低品位铁矿和煤分别进行预处理，按一定比例内配煤粉和添加剂，铁矿和煤预处理料后-0.074mm粒级含量达到50％以上，可利用低品位铁矿自带的粘土矿物作为粘结剂，或添加少量膨润土等粘结剂混匀，采用圆盘或圆筒造球机制成粒径为3～8mm的小球。制粒小球采用带式或圆筒干燥机等进行干燥，然后采用回转窑进行还原，冷却后磁选获得高品位的铁精矿。采用本发明可以有效的处理低品位铁矿，采用内配煤和添加剂制粒直接还原，磁选获得高品位的铁精矿，具有节能、高效、快速的特点。
【专利说明】—种低品位铁矿提高品位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁矿还原焙烧-磁选的方法，特别涉及一种低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法。
【背景技术】
[0002]随着现代钢铁工业的不断发展，我国钢铁产量逐年上升，国内优质铁矿石供应不足问题日益严重，矿产资源已成为制约我国钢铁工业发展的“瓶颈”。随着钢铁工业的高速发展，中国铁矿石的需求量急剧增加，2009年至今中国进口铁矿石量年均增长21.8 %，进口量的不断攀升，也使得中国铁矿石的进口依存度不断提高，2012年，中国铁矿石进口依存度约为63%。
[0003]中国铁矿石资源丰而不富，在约581亿t储量(居世界第四位)中，97 %为贫矿，平均品位为33%，低于世界铁矿石平均品位11个百分点，铁品位大于50%的富矿仅占2.7%(约15亿t)，绝大部分铁矿石须经选矿富集后方可入炉冶炼。我国铁矿石类型多样，主要类型及比例为:磁铁矿型55.40%，赤铁矿型18.10%，菱铁矿型14.40%，钒钛磁铁矿型
5.30%，镜铁矿型3.40%，褐铁矿型1.10%，混合型2.30%。低品位铁矿的品位一般是指45%~50%以下。在中国铁矿石矿床中，大部分铁矿石含有两种或两种以上类型的铁矿物质，使铁矿的可选性下降。铁矿石中含有弱磁性铁矿物如赤铁矿、镜铁矿、针铁矿、菱铁矿和褐铁矿时常常难以有效利用。对于占总储量25%以上的粒度嵌布细、脉石主要为石英和含铁硅酸盐的赤铁矿和低品位褐铁矿等复杂难选氧化铁矿石的选矿技术仍没有突破性进展。采用磁化焙烧-磁选可有效处理某些低品位铁矿，如脉石主要为含铁硅酸盐的红铁矿，经磁选后精矿铁品位可达55% -66%，回收率70%~85% [1]，然而由于还原过程难以控制及还原不均匀等问题导致焙烧能耗大，产品指标不高，生产成本高[2]。采用直接还原-磁选的方法处理低品位矿是目前重点研究的方向，在还原温度1100°C~1200°C下还原90min~120min，可得到铁品位和回收率均在90%以上的精矿[3_6]，能有效地处理微细粒嵌布赤铁矿。然而，由于低品位铁矿含有大量的脉石矿物(如SiO2等)，在1100°C~1200°C的温度范围内会产生大量铁橄榄石液相，对直接还原生产的顺行进行产生影响，而且能耗高、时间长，目前仍停留在实验室阶段，使该类型铁矿资源不能充分回收利用。
[0004]参考文献:
[0005][I]任亚峰，余永富.难选红铁矿磁化焙烧技术现状及发展方向.金属矿山，2005(11):20-23.[0006][2]朱家骥等.中国铁选矿技术[M].北京:冶金工业出版社，1994 =328-338.[0007][3]朱德庆，翟勇，潘建，等.煤基直接还原-磁选超微细贫赤铁矿新工艺[J].中南大学学报(自然科学版) ，2008，39(6):1132-1138.(该文献与本发明重要的区别在何处？？还请说明一下，包括效果的对比说明)
[0008][4]朱德庆，邓秀兰，春铁军，等.某微细嵌布贫赤铁矿石直接还原一弱磁选试验[J].金属矿山，2012(2):60-62，66.[0009][5]魏玉霞，孙体昌，寇珏，等.内配煤用量对某难选铁矿石压块直接还原焙烧的影响[J].中南大学学报(自然科学版)，2013.44(4):1305-1311.[0010][6]许斌，庄剑鸣，白国华，等.低品位铁矿煤基直接还原的研究.[J]矿产综合利用，2001 (06):20-24.
【发明内容】
[0011]本发明的目的是在于开发一种由低品位铁矿获得优质铁精矿的方法，可有效解决低品位铁矿难以有效利用以及在煤基直接还原工艺中还原温度高、还原时间长、易结圈和成本高等问题，从而有效降低企业生产成本，可有效的缓解优质铁矿资源供应紧张的局面和促进中国钢铁工业的发展。
[0012]为了解决上述技术问题，本发明提供的低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，包括以下制备步骤:
[0013](I)将低品位铁矿和煤分别进行预处理至它们粒度小于0.074mm的粒级质量占各自总质量50%以上；
[0014](2)经(I)步预处理好的铁矿和煤按C/Fe质量比为0.2~0.5，并加入占铁矿质量2.0%~4.0%的NaCl或Na2CO3添加剂，以及采用低品位铁矿自带的粘土矿物作为粘结剂或添加占铁矿质量的0.5%~2.0%的膨润土作为粘结剂进行配料；配料加水润湿后混匀成混合料；将混合料制粒成直径为3~8_的制粒小球； [0015](3)将(2)步得到的制粒小球干燥后，在回转窑中进行煤基中温快速还原，即先由预热升温温度200°C升高到920°C，时间为25min~50min，再在920°C~950°C还原焙烧IOmin~25min制成还原料，还原料通过外部喷水的冷却圆筒隔绝空气冷却到90°C~110°C，冷却后采用干法磁选分离得到还原焙烧小球和残碳，残碳返回煤基回转窑使用；
[0016](4)将(3)步所得到的还原焙烧小球经磨矿、磁选获得已提高品位的铁精矿。
[0017]步骤(1)中所述的预处理是磨矿、润磨或高压棍磨处理。
[0018]步骤(1)中所述的煤为具有挥发份25%以上反应活性高的褐煤、无烟煤或生物质碳。
[0019]步骤(2)中采用圆盘造球机或圆筒造球机制备的制粒小球的粒径为3mm~8mm,其水分含量为7%~11%。
[0020]步骤(3)中制粒小球采用圆筒干燥机等进行干燥。
[0021]制粒小球的干燥后应满足按质量0.5kg的取值使其从高为0.5m处群落3次后小于1.0mm粉化率低于5%的条件。
[0022]上述步骤(3)中所述的对制粒小球进行干燥处理是利用回转窑还原段出来的部分热还原气再燃烧气体对制粒小球进行干燥处理，其余热废气进行换热成预热空气作为回转窑燃烧用空气或采用其它余热利用措施进行回收。
[0023]步骤⑷中冷却后还原焙烧小球经IOmin~20min磨矿,磨矿粒度小于0.074mm的质量含量大于95%，磁选时磁场强度为1.4~2.0KA/m。
[0024]发明人通过反复的摸索发现通过有效的控制铁矿和煤粒度小于0.074mm的质量百分比、C/Fe质量比0.2~0.5、添加剂NaCl或Na2CO3的含量2.0%~4.0%、制粒小球的3~8_几个因素的综合协同处理，以及充分利用低品位铁矿中自带的粘土矿物或添加膨润土作为粘结剂，可有利于改善低品位铁矿的成球性，所得到的制粒小球可以有效避免块矿还原时间长、中心与边缘还原均匀性差等问题；也可以有效避免粉矿还原透气性差、粉尘随热废气飞扬影响设备顺行并造成铁矿损失等问题，本发明方法的优势还在于可使得还原焙烧阶段的处理可以更加均匀和更加快速。通过本发明前期各因素的有效协同及高效的控制，本发明可在回转窑实现低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原，只需在920°C~950°C的温度下,且还原时间缩短至IOmin~25min,从而使得铁矿中粗粒磁铁矿基本维持不变，较粗赤铁矿还原成磁铁矿，小于0.01Omm赤铁矿部分快速还原成金属铁并在添加剂作用下，而其它脉石矿物基本不发生变化而不会阻碍铁氧化物的还原，有利于金属铁的迁移、兼并长大，经磁选后得到优质铁精矿。采用本发明的内配煤和添加剂制粒直接还原，磁选获得闻品位的铁精矿的综合方法，可以有效的处理低品位铁矿，具有节能、闻效、快速的特点。采用本发明的方法，在回转窑还原时燃烧用能耗标煤小于80kg/t铁矿石，远低于常规煤基直接还原回转窑能耗指标。对于原料铁品位为33.86%, SiO2含量为40.61%的低品位铁矿和还原煤固定碳百分含量为55.83%、挥发分百分含量为36.03%，采用本发明，可获得还原焙烧小球团矿，磁选后可得到精矿品位和回收率均可在70%左右的很好效果，有的精矿品位甚至还可达74.57%的优异效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中，原料为铁品位为33.86%,SiO2含量为40.61%的低品位铁矿和还原煤固定碳百分含量为55.83%、挥发分百分含量为36.03%,
[0027]对比例I
[0028]称取粒度为12~16mm低品位铁矿4kg，C/Fe比为0.81，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.2KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为64.30%，精矿品位为45.59%。
[0029]对比例2
[0030]称取粒度为I~3mm低品位铁矿4kg，C/Fe比为0.5，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.4KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为68.47 %，精矿品位为47.00 %。
[0031]对比例3
[0032]称取粒度为小于Imm低品位铁矿4kg，C/Fe比为0.5，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，920°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.4KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为83.77%，精矿品位为47.63%。
[0033]对比例4[0034]粒度为小于Imm低品位铁矿添加3 %的NaCl后压团成IOmm的团块,干燥后称取4kg，C/Fe比为0.5，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，920°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为
1.4KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为49.89%，精矿品位为62.50%。
[0035]对比例5
[0036]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%，内配煤C/Fe比为O、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为23.86%，精矿品位为59.81%。
[0037]对比例6
[0038]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的 小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min，950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为72.52%，精矿品位为52.42%。
[0039]对比例7
[0040]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为80min时，然后950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为69.49%，精矿品位为 61.45%。
[0041]实施例1
[0042]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为52.32%,内配煤C/Fe比为0.3、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到920°C的升温时间为35min ;采用回转管炉920°C还原焙烧20min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为62.54%，精矿品位为72.50%。
[0043]实施例2
[0044]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为65.01%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧20min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为
70.21%，精矿品位为74.43%。
[0045]实施例3
[0046]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧IOmin ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为
68.62%，精矿品位为71.37%。
[0047]实施例4
[0048]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为 50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为75.24%，精矿品位为72.18%。
[0049]实施例5
[0050]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.2、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到920°C的升温时间为35min ;采用回转管炉920°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为66.41%，精矿品位为67.49%。
[0051]实施例6
[0052]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为2.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为
71.11%，精矿品位为68.01%。
[0053]实施例7
[0054]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.2、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为4.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为
69.13%，精矿品位为74.57%。
[0055]实施例8
[0056]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.3、添加剂Na2CO3占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为35min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为
70.13%，精矿品位为68.09%。
[0057]实施例9
[0058]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为25min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为74.65%，精矿品位为71.89%。
[0059]实施例10
[0060]低品位铁矿内配煤和添加剂制粒煤基中温快速还原-磁选方法，低品位铁矿和煤经预处理后小于0.074mm的质量百分比为71.41%,内配煤C/Fe比为0.4、添加剂NaCl占铁矿质量百分比为3.0%和膨润土占铁矿质量百分比为1.5%的原料进行混合、圆盘制粒成直径为3~8mm的小球；制粒小球干燥后，采用回转管炉中炉料预热温度从200°C升高到950°C的升温时间为50min ;采用回转管炉950°C还原焙烧25min ;还原焙烧矿经球磨20min、磨矿浓度为50%，磁场强度为1.8KA/m磁选；得到结果磁选铁精矿的回收率为68.45%，精矿品位为68.78%。
【权利要求】
1.一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于，包括以下制备步骤: (1)将低品位铁矿和煤分别进行预处理至它们粒度小于0.074mm的粒级质量占各自总质量50%以上； (2)经(I)步预处理好的铁矿和煤按C/Fe质量比为0.2~0.5，并加入占铁矿质量2.0%~4.0%的NaCl或Na2CO3添加剂，以及采用低品位铁矿自带的粘土矿物作为粘结剂或添加占铁矿质量的0.5%~2.0%的膨润土作为粘结剂进行配料；配料加水润湿后混匀成混合料；将混合料制粒成直径为3~8_的制粒小球； (3)将(2)步得到的制粒小球干燥后，在回转窑中进行煤基中温快速还原，即先由预热升温温度200°C升高到920°C，时间为25min~50min，再在920°C~950°C还原焙烧IOmin~25min制成还原料，还原料通过外部喷水的冷却圆筒隔绝空气冷却到90°C~110°C，冷却后采用干法磁选分离得到还原焙烧小球和残碳，残碳返回煤基回转窑使用； (4)将(3)步所得到的还原焙烧小球经磨矿、磁选获得已提高品位的铁精矿。
2.根据权利要求1所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的预处理是磨矿、润磨或高压棍磨处理。
3.根据权利要求1所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的煤为具有挥发份25%以上反应活性高的褐煤、无烟煤或生物质碳。
4.根据权利要求1所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于，步骤(2)中混合料采用圆盘造球机或 圆筒造球机制粒，得到的制粒小球的水分含量为7%~11%。
5.根据权利要求1所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于， 步骤(3)中制粒小球采用圆筒干燥机干燥。
6.根据权利要求5所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于，制粒小球的干燥后应满足按质量0.5kg的取值使其从高为0.5m处群落3次后小于1.0mm粉化率低于5%的条件。
7.根据权利要求1所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征在于， 上述步骤(3)中所述的对制粒小球进行干燥处理是利用回转窑还原段出来的部分热还原气再燃烧气体对制粒小球进行干燥处理，其余热废气进行换热成预热空气作为回转窑燃烧用空气或采用其它余热利用措施进行回收。
8.根据权利要求1或2所述的一种低品位铁矿提高品位的方法，其特征是:步骤(4)中冷却后还原焙烧小球经IOmin~20min磨矿,磨矿粒度小于0.074mm的质量含量大于95%,磁选时磁场强度为1.4~2.0KA/m。
【文档编号】C22B1/243GK103993166SQ201410200461
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】黄柱成, 邹军, 姜涛, 范晓慧, 李光辉, 郭宇峰, 杨永斌, 张元波, 钟荣海 申请人:中南大学