一种从红土矿中富集铬的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从红土矿中富集铬的方法，将矿石破碎至粒度小于3.0mm后，按质量百分比配入添加剂后混匀、压团，经干燥，置于回转窑中以煤为还原剂进行还原焙烧，水淬冷却后焙烧产物经破碎、磨矿后磁选除铁；非磁性物经固液分离用稀H2SO4溶液在常温下浸出除去Al2O3、SiO2、Na2O等酸溶性脉石成分，固液分离获得铬精矿。本发明工艺方法简单、操作方便、资源综合利用率高，还原温度低，能耗低、高效富集回收红土矿中铬资源并综合回收铁、铝等有价组分；特别适于对含铬矿物以尖晶石形式存在、铁品位低而含铝量高的红土矿石开发利用。可实现规模工业化生产。
【专利说明】一种从红土矿中富集铬的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从红土矿中富集铬的方法，特别是涉及一种含铬矿物以尖晶石形 式存在、铁品位低而含铝量高的红土矿石开发利用工艺，属于钢铁冶金领域。
【背景技术】
[0002] 铬是一种战略金属，具有许多优良特性，其化合物在冶金、化工和耐火材料等工业 中得到了广泛应用。在冶金工业中，铬铁合金主要用于炼钢过程的合金化，以增加钢的硬 度、韧性、延展性、耐磨性和防腐性等，是生产不锈钢、轴承钢、弹簧钢、工具钢及军用特钢的 重要合金元素。铬合金产品广泛用于舰船、坦克、枪炮、车辆、机械制造、电器和日常生活用 品等方面。据统计，世界铬消费量的90%用于冶金工业，1%用于耐火材料，6%用于化工工 业，3%用于铸造工业。
[0003] 自然界已发现的近三十种含铬矿物中，具有工业价值的只有铬铁矿，它是铬尖晶 石类矿物的统称，其化学通式为（Fe，Mg)0 · (Cr，Al，Fe)203，它包含Cr203、Al 203、Fe203、Fe0 和MgO五种基本组分。世界现有铬铁矿资源储量分布极不均衡，主要集中在南部非洲和哈 萨克斯坦。铬铁矿储量占前三位的国家依次为南非、哈萨克斯坦和津巴布韦，分别占世界总 储量的60^^20%和8. 8%，其他铬矿储量较多的国家有印度、芬兰、巴西、土耳其、菲律宾 和阿尔巴尼亚等。
[0004] 我国铬矿资源极度贫乏，探明储量仅占世界总储量的0. 825%，而且集中分布在西 部边远省区，矿床规模小，矿石品位低，开发利用条件差，产量小，供求矛盾十分突出。随着 国民经济的快速发展，我国对铬矿的需求不断增加，导致我国铬矿基础储量逐年减少，进口 量逐年增加，对外依存度居高不下（高达90%以上），难以保证国民经济的安全。因此，迫 切需要依靠技术进步来最大限度地利用国内现有铬矿资源，尤其是现在尚未被重视或尚未 大规模开发利用的铬矿资源，以缓解铬矿供求压力。
[0005] 红土矿是一类典型的多金属复杂共生矿，分布广泛，储量丰富，易于勘探和露天开 采，富含铁、铝、铬、镍、锰等多种有价成分，有"天然合金矿石"之称，综合利用价值极高。但 其化学成分不固定，物理化学性质变化大，各元素嵌布关系复杂，开发利用难度大，现有技 术手段难以实现此类矿石的高效综合利用，且多着重于对铁、镍的分离回收。针对红土矿中 铬资源的回收利用，现有技术多采用高温熔炼的方法生产含铬生铁，如专利"一种冶炼低品 位红土矿的工艺（申请号：201210129266. 7)"，首先将红土矿和煤粉混合置于回转窑中，预 加热至800°C -1200°C进行焙烧-预还原，然后将所述回转窑中的炉料转移至喷吹高温段， 在1400°C -1800°C进行熔炼制备含镍铬生铁，存在操作温度高、能源消耗大、设备要求极高 等问题。此外，专利"利用氢氧化钠碱熔法处理低品位红土镍矿的清洁生产工艺（申请号： 200910082369. 0) "提出一种利用氢氧化钠碱熔法处理低品位红土镍矿的工艺，首先使红土 镍矿与氢氧化钠在高温下进行焙烧反应，将焙烧料进行水洗、过滤，使红土镍矿中反应后生 成的水溶性铬、铝等有价金属浸出，然后再采用高压酸浸工艺提取滤渣中的镍和钴；该工艺 具有资源综合利用程度高的优点，但是仅适合处理低镁、低硅含量种类的红土矿，且对红土 矿中最主要组分铁的增值利用程度不高。
[0006] 随着现有优质铬资源逐渐枯竭，供求矛盾越发突出，因此，有效开发利用储量丰富 的红土矿中的铬资源，实现其中铁、铬、铝等资源的高效利用，不但对开发红土矿资源有重 要意义，且对缓解我国铬资源严重短缺的压力有重要意义。因此，为充分、合理、有效利用红 土矿中铬资源，且综合回收铁、铝等其他有价组分，开发红土矿资源综合利用的新工艺，故 提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺方法简单、操作方便、资源综合利用 率高，还原温度低，能耗低、高效富集回收红土矿中铬资源并综合回收铁、铝等有价组分的 从红土矿中富集铬的方法。
[0008] 为了解决上述问题，本发明一种从红土矿富集铬的方法，将红土矿破碎，配入钠盐 添加剂，压团制成40mmX40mmX31mm的团块、干燥后，于950?1KKTC进行还原焙烧；焙烧 产物水淬冷却后破碎、磨矿得到矿浆，矿浆经湿式磁选除去其中的铁，对除铁后的矿浆固液 分离，得到非磁性物固体，烘干后，用稀硫酸常温浸出非磁性物固体中的Al 203、Si02、Na20等 酸溶性脉石成分，浸出结束，固液分离，分离得到的固体中富集铬，可当作铬精矿使用；液体 中富含红土矿中的A1 203、Si02、Na20等酸溶性脉石成分。
[0009] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，所述红土矿中铬矿物以尖晶石形式存在，铁 品位在20 % -50 %，含氧化铝量为2 % -15 %，红土矿破碎至平均粒度< 3. 0mm。
[0010] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，所述添加剂选自元明粉、苏打粉、硼砂、草酸 钠和腐植酸钠中的至少一种，添加剂占红土矿质量的12-20%。
[0011] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，所述还原焙烧在回转窑中进行，入窑温度 700?850°C，在950?1100°C下还原焙烧时间为6?7小时，还原焙烧时外配还原剂选自 焦粉、无烟煤、褐煤中的一种。
[0012] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，矿浆中，焙烧产物经水淬冷却、破碎、磨矿至 粒度小于200目的质量百分含量>90%。
[0013] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，采用圆筒式湿式磁选机进行湿式磁选，湿式 磁选的磁场强度为900?1500Gs，磁性产物为含铁品位在88%以上的直接还原铁粉，经热 压可用于电炉炼钢。
[0014] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，稀硫酸的质量百分浓度为20%?30% ;稀硫 酸与非磁性物固体按液固质量比8?10混合，浸出时间为20?30min。
[0015] 本发明一种从红土矿富集铬的方法，用稀硫酸浸出非磁性物固体后，固液分离得 到的固体中，富集的铬以Cr 203形式存在，Cr203的品位达到30?40%，铬总回收率彡70%， Si02含量< 4%，满足铬精矿成分要求；所得金属铁粉能达到电炉炼钢的要求，铝、硅组分也 能得到有效利用。
[0016] 本发明的作用原理在于：
[0017] 1)经过发明人的仔细研究、检测分析，发现红土矿中，铬矿物主要以尖晶石结构存 在，铁、铝等主要以类质同像形式赋存于褐铁矿中。因此，本发明采用将红土矿和添加剂混 合后制成的团块在高温下还原焙烧，使红土矿中的八1203、5102与添加剂反应生成铝硅酸钠， 铁矿物被还原成金属铁，并聚集长大，由于尖晶石结构相当稳定，在l〇〇〇°C左右难以遭到破 坏，络矿物仍保留尖晶石形态；
[0018] 2)磁选过程中，金属铁进入磁性物中，而铝硅酸钠、铬矿物等则进入非磁性物中， 得到富集；
[0019] 3)稀硫酸浸出过程中，铝硅酸钠等酸溶性物质与H2S04反应进入溶液，而尖晶石等 惰性物质不参与反应，保留于滤饼中，进一步得到富集；
[0020] 4)在整个流程中，添加剂的主要作用为：一方面，改善了铁氧化物的还原，提高了 铁的金属化率，并促进生成的金属铁晶粒聚集长大，有利于后续磁选铁的分离回收；另一 方面，铝、硅矿物在钠盐添加剂的作用下得到了活化，在后续酸浸过程中更易和硫酸发生反 应，获得优良的铝、硅浸出率效果，进而可在滤饼中获得较高品位的铬精矿。
[0021] 本发明的优点在于：
[0022] 本发明利用铬矿物以尖晶石形式存在于红土矿中，通过还原焙烧、湿式磁选、稀酸 浸出各工艺步骤的有机结合，实现铁、铝、硅、铬组分的分步回收，全流程铬总回收率能达到 70%以上，铬精矿产品中Cr 203品位能够达到30?40%，达到铬精矿质量标准；磁选所得金 属铁粉可用作炼钢原料，酸浸液中铝、硅组分也可进一步回收加以利用；本发明资源综合利 用率高，钠盐添加剂亦可从酸浸液中得到循环利用，清洁高效；本发明适用于铬矿物以尖晶 石形式存在，各赋存矿物间紧密共生、嵌布关系复杂的红土矿中铬资源的富集。本发明特别 适用于含铬矿物以尖晶石形式存在、铁品位低（45% -50% )而含铝量高（10% -15% )的 红土矿石综合利用。
[0023] 综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便、资源综合利用率高，还原温度低，能耗 低、高效富集回收红土矿中铬资源并综合回收铁、铝等有价组分；特别适于对含铬矿物以尖 晶石形式存在、铁品位低而含铝量高的红土矿石开发利用。可实现规模工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 附图1为本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0025] 试验用红土矿的主要化学组成如表1所示。
[0026] 表1红土矿主要化学组成/百分比质量含量
[0027]
[0028] [对照例]
【权利要求】
1. 一种从红土矿富集铬的方法，其特征是： 将红土矿破碎，配入钠盐添加剂，压团、干燥后，于950?1KKTC进行还原焙烧；焙烧产 物水淬冷却后破碎、磨矿得到矿浆，矿浆经湿式磁选除去其中的铁，对除铁后的矿浆固液分 离，得到非磁性物固体，烘干后，用稀硫酸常温浸出非磁性物固体中的酸溶性脉石成分，浸 出结束，固液分离，分离得到的固体中富集铬，液体中富含红土矿中的酸溶性脉石成分。
2. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：红土矿破碎至平均 粒度< 3. 0_。
3. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：所述添加剂选自元 明粉、苏打粉、硼砂、草酸钠和腐植酸钠中的至少一种，添加剂占红土矿质量的12-20%。
4. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：所述还原焙烧在回 转窑中进行，入窑温度700?850°C，在950?1KKTC下还原焙烧时间为6?7小时，还原 焙烧时外配还原剂选自焦粉、无烟煤、褐煤中的一种。
5. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：矿浆中，焙烧产物经 水淬冷却、破碎、磨矿至粒度小于200目的质量百分含量彡90%。
6. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：采用圆筒式湿式磁 选机进行湿式磁选，湿式磁选的磁场强度为900?1500Gs，磁性产物为含铁品位在88%以 上的直接还原铁粉。
7. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：稀硫酸的质量百分 浓度为20%?30% ;稀硫酸与非磁性物固体按液固质量比8?10混合，浸出时间为20? 30min〇
8. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：所述红土矿中铬矿 物以尖晶石形式存在。
9. 根据权利要求1所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：所述红土矿中铬矿 物以尖晶石形式存在，铁品位在20% -50%，含氧化铝量为2% -15%。
10. 根据权利要求1-9任意一项所述的一种从红土矿富集铬的方法，其特征是：分离得 到的固体中，富集的铬以Cr20 3形式存在，Cr203的品位达到30?40%，铬总回收率彡70%， Si02含量彡4%。
【文档编号】C22B34/32GK104152724SQ201410359156
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】李光辉, 姜涛, 饶明军, 罗骏, 张元波, 范晓慧, 王长根, 李骞, 彭志伟, 陈许玲, 朱忠平, 郭宇峰, 黄柱成, 杨永斌, 徐斌, 梁斌珺, 游志雄, 刘明霞, 曾精华 申请人:中南大学