气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷矿的炼铁方法
【专利摘要】本发明公开了一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷鮞状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包括：将混合均匀的高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化球团；在R化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基竖炉中■’在气基竖炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高温还原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团；将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉；其中，在中温还原段和高温还原段分别通入co+化所占比例大于90v%的还原气；中温还原段的温度为850?950°C;高温还原段温度为1050-115CTC;得到的金属铁粉中的全铁含量高于90wt%，铁回枚率大于86%，磷含量低于0.25wt%。
【专利说明】气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷矿的炼铁方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种炼铁方法，尤其涉及一种气基坚炉直接还原-磁选分离处理高磷 鮞状赤铁矿的炼铁方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国钢铁工业的快速发展，对铁矿石的需求量也越来越大。然而我国优质铁 矿石资源非常匮乏，对境外铁矿石依赖程度严重，已超过50%，2011年我国进口铁矿石多 达6. 86亿吨。而近几年进口铁矿石价格的大幅提高，以致我国钢铁工业面临巨大的资源压 力。我国高磷鮞状赤铁矿极其丰富，仅湘鄂西部储量超过20亿吨，属磷伴生难处理矿，多年 来一直没有得到有效的开发利用。
[0003] 因为高磷鮞状赤铁矿嵌布粒度极细相互层层包裹的结构，必须磨至30 y m以下或 者几个微米才能使其环带解离或鮞核单体解离，另外含磷矿物主要呈分散状存在于铁矿物 中，导致磷难以脱去。目前国内开展研究的高磷鮞状赤铁矿利用方法主要集中在反浮选工 艺、磁化焙烧工艺、煤基直接还原-磁选等工艺。但至今仍未找到一套技术上可靠、经济上 合理的工艺方法。
[0004] 反浮选脱磷是最主要的脱磷方法之一，其工艺一般包括直接反浮选、选择性聚 团一反浮选以及磁选（重选）一反浮选联合流程。张芹等对湖北巴东高磷鮞状赤铁矿进行 了大量反浮选试验，确定了最佳工艺流程为选择性絮凝-脱泥-阴离子反浮选。试验结果 表明，采用该工艺流程对TFe品位46. 05%、磷含量0. 84%的鮞状赤铁矿进行阴离子反浮选 选别，得到了铁品位56. 23%，磷含量0. 098%，铁回收率75. 28%的铁精矿（张芹，张一敏， 胡定国等，湖北巴东鮞状赤铁矿选矿试验研究，金属矿山，2006年8月增刊，186?188)。但 是采用反浮选脱磷技术选别后，产品铁品位低，低于60% ;铁回收率低，低于80%。
[0005] 煤基直接还原-磁选处理高磷鮞状赤铁矿也是研究比较多的脱磷方法之一。如 中国发明专利申请CN201310512779. 0公开了一种处理高磷鮞状赤铁矿坚炉防球团高温还 原黏结的方法，将高磷鮞状赤铁矿粉与煤粉、脱磷剂和粘接剂混合压制成冷固结球团，该冷 固结球团经过烘干或养生处理，进入直接还原坚炉；球团在直接还原坚炉内，将自上而下地 经历热煤气焙烧及气基预还原、煤基直接还原和冷却过程，固结球团经历的气基预还原、煤 基直接还原温度范围850°C -1200°C，在坚炉内的停留时间为l_5h ;还原气组成为H2/C0 = 1. 2-4,经还原后的球团密封冷却，在冷却段出口处，固结球团温度控制在100?200°C，再 将固结球团破碎、磁选和压块，得到的铁产品中TFe > 88%，磷含量〈0. 3%。但是在该方法 中，因造球过程中混入5-20%的煤，还原产品中S含量高；入坚炉球团为冷固结球团，抗压 强度低，且当球团中煤反应后，孔隙率显著增加，球团强度显著降低，在炉内易破碎而使透 气性恶化，故该煤基冷固球团不适合在大中型坚炉内使用。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种气基坚炉直接还原-磁选分离处理高磷鮞 状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包括：
[0007] 将混合均匀的高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并于高温下氧化焙烧成 酸性氧化球团；
[0008] 在氧化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基坚炉中；
[0009] 在气基坚炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高 温还原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团；
[0010] 将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉；
[0011] 其中，在中温还原段底部通入还原气1，气基坚炉内中温还原段的温度为850? 950 0C ；
[0012] 在高温还原段底部通入还原气2,气基坚炉内高温还原段的温度为1050-1150°C ;
[0013] 还原气1和还原气2分别为CCHH2所占比例大于90v%的还原气；
[0014] 得到的金属铁粉中的铁含量高于90wt%，铁回收率大于86%，磷含量低于 0. 25wt %。
[0015] 在本发明的方法中，高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂等通过高压辊研磨，均达 到325目以上粒度占60%以上。
[0016] 高磷鮞状赤铁矿粉的配加比例为：97_99wt%。
[0017] 白云石配加比例为0? 5?I. 5wt%。
[0018] 粘结剂可为膨润土，配加比例为0. 5?I. 5wt %。
[0019] 将混合均匀的高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化 球团，氧化焙烧温度为1250?1320°C。
[0020] 酸性氧化球团的抗压强度大于2300N。
[0021] 酸性氧化球团的碱度为0? 15?0? 30。
[0022] 防黏剂可为氧化钙、氧化镁等材质，涂加比例为I. 0?3. Owt%。
[0023] 将表面涂覆防黏剂的氧化球团投入气基坚炉后，先后经过预热段、中温还原段、高 温还原段、冷却段后，生成的金属化球团从坚炉底部排出，排出的金属化球团的温度在50°C 左右。
[0024] 在中温还原段底部通入还原气1，当与高温还原段上升的高温还原气混合后，使得 坚炉内中温还原段温度为850?950°C，中温还原段主要作用是使酸性氧化球团在基本不 产生含铁的低熔点物质情况下进行还原，在本段底部球团金属化率达92%以上。
[0025] 在高温还原段底部通入还原气2,使得坚炉内高温还原段温度为1050-1150°C，由 中温还原段落入的高金属化率球团在高温还原段停留时间1?2个小时，高温还原段使球 团进一步还原和在生产少量液相的情况下铁晶粒进一步长大聚集，且此时矿石中的磷仍几 乎未被还原，故有利于后续的磁选工序进行铁、磷分离，球团最终金属化率高于94%。
[0026] 气基坚炉所用还原气1与还原气2均为CCHH2所占比例大于90v%的还原气，经加 热成不同温度后分别由坚炉的中温还原段与高温还原段底部通入。将冷却后的金属化球团 进行破碎、磨矿及磁选，得到高含铁量和低含磷量的金属铁粉以及含磷高的尾矿。金属铁粉 的铁含量高于90wt %，铁回收率大于86 %，磷含量低于0. 25wt %。
[0027] 有益效果
[0028] 1.本发明的方法中，通过在坚炉还原段设置中温与高温还原段，从而使金属化球 团的金属化率高，磁选产品铁粉中铁回收率高、铁品位高、含磷率低。通过本方法能够极大 提高我国对丰富高磷矿的利用率，减轻我国对国外优质铁矿资源的依赖。
[0029] 2.本发明方法中，整个工艺流程均未配加煤，无人为带入硫，故最终产品有害元素 硫含量很低，远低于现有技术中煤基直接还原_磁选法方案的产品硫含量，产品质量显著 改善。
[0030] 3.本发明方法中，入炉球团为只加入少量粘结剂后氧化焙烧所得，球团抗压强度 高，还原过程强度降低小，粉化率低，能满足大中型坚炉顺行的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的系统流程图；
[0032] 图2为本发明的气基坚炉结构简图。
【具体实施方式】
[0033] 实施例1
[0034] 原料高磷鮞状赤铁矿含有48. 20wt%的TFe和0? 83wt%的P。
[0035] 将97. 8wt %的高磷鮞状赤铁矿粉、I. 2wt %白云石和I. Owt %的膨润土混匀并造 成球团，各原料均达到325目以上粒度占65%以上。于1290°C氧化焙烧成酸性氧化球团，球 团碱度为〇. 20,在球团表面涂上2. 0%的防黏剂。在中温还原段和高温还原段的底部分别 通入还原气，还原气成分为CCHH2 = 92%，H2/C0 = 1. 6。坚炉内中温还原段温度为900°C， 高温还原段温度为1150°C。由坚炉排出的冷金属化球团金属化率为95%，先后经过破碎、 磨矿及磁选，得到高含铁量和低含磷量的金属铁粉以及含磷高的尾矿。磁选结果为金属铁 粉全铁含量为92 %，铁回收率为86 %，磷含量为0. 19 %。
[0036] 实施例2
[0037] 原料高磷鮞状赤铁矿含有50. 6wt%的TFe和0? 60wt%的P。
[0038] 将98. Owt 的商憐麵状赤铁矿粉、I. Owt 白z?石和I. Owt 的膨润土混勾并造 成球团，各原料均达到325目以上粒度占65%以上。于1290°C氧化焙烧成酸性氧化球团，球 团碱度为〇. 19,在球团表面涂上I. 2wt%的防黏剂。在中温还原段和高温还原段的底部分 别通入还原气，还原气成分为CCHH2 = 92%，H2/C0 = 1. 6坚炉内中温还原段温度为900°C， 高温还原段温度为ll〇〇°C。由坚炉排出的冷金属化球团金属化率为94%。先后经过破碎、 磨矿及磁选，得到金属铁粉和含磷高的尾矿。磁选结果为金属铁粉全铁含量为90%，铁回收 率为88 %，磷含量为0. 18 %。
【权利要求】
1. 一种气基坚炉直接还原-磁选分离处理高磷鮞状赤铁矿的炼铁方法，所述方法包 括： 将混合均匀的高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂造球，并氧化焙烧成酸性氧化球 团； 在氧化球团表面涂一层防黏剂，并投入气基坚炉中； 在气基坚炉中，涂覆防黏剂的氧化球团从上至下依次经过预热段、中温还原段、高温还 原段、冷却段后，从炉底排出金属化球团； 将冷却后的金属化球团进行破碎、磨矿及磁选，得到金属铁粉； 其中，在中温还原段底部通入还原气1，气基坚炉内中温还原段的温度为850?950°C; 在高温还原段底部通入还原气2,气基坚炉内高温还原段的温度为1050-1150°C ; 还原气1和还原气2分别为CCHH2所占比例大于90v%的还原气； 得到的金属铁粉中的铁含量高于90wt %，铁回收率大于86 %，磷含量低于0. 25wt %。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，原料的配加比例为：高磷鮞状赤铁矿粉 97_99wt %，白云石 0? 5 ?I. 5wt %，粘结剂 0? 5 ?I. 5wt %。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，高磷鮞状赤铁矿粉、白云石及粘结剂通过高压辊 研磨，均达到325目以上粒度占60%以上。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，酸性氧化球团的抗压强度大于 2300N。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，酸性氧化球团的碱度为0. 15? 0? 30。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，氧化焙烧温度为1250?1320°C。
7. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述防黏剂为氧化钙或氧化镁。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述防黏剂的涂加比例为I. 0?3. Owt%。
【文档编号】C21B13/14GK104212929SQ201410407653
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】吴道洪, 范志辉 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司