一种硫酸渣生物质基自还原制备铁精粉的方法与流程

本发明涉及工业固废资源化利用技术领域，特别涉及一种硫酸渣生物质基自还原制备铁精粉的方法。

背景技术：

近年来，随着国内炼铁产量大增，高品位矿山资源日趋贫乏，开采难度加大，对于一些中小型钢铁企业，将面临炼铁原料紧缺的问题。硫酸渣是以硫铁矿为原料，通过沸腾床焙烧制取硫酸后所排放的一种工业废渣。其中tfe最高可达60％左右，铁基本上转为氧化铁。由于硫酸渣中有害元素硫的含量基本在1％左右，甚至更高，所以将其直接用于炼铁生产，会导致铁产品无法应用，影响钢铁产品质量。因此，硫酸渣用于炼铁冶炼还未得到有效的开发利用。大部分硫酸渣都被作为废物堆放，造成环境污染。因此，解决大量硫酸渣堆存引起的环境问题，缓解炼铁原料紧缺已迫在眉睫。

我国煤炭资源较为丰富，为了提取硫酸渣中的金属铁，煤基是目前最为常用的还原剂。经过文献检索发现公开号为cn102796839a的中国专利公开了一种硫酸渣还原焙烧生产直接还原铁同步脱硫的工艺方法。其以煤为还原剂，加入碳酸钠和碳酸钙作为脱硫剂，制得铁品位在90％以上的铁粉。然而，燃煤会产生大量的co2和烟尘加重温室效应和大气污染，同时配加的碳酸钠和碳酸钙会增加生产成本。随着环境的不断恶化，人们逐渐认识到新型清洁能源的重要性。此外，煤中灰分存在的sio2和al2o3，会在高温下与铁氧化物生成低熔点物质，降低焙烧矿的质量。并且，煤中含有一定量的硫，也会影响最终铁产品的质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种硫酸渣生物质基自还原制备铁精粉的方法，本发明提供的硫酸渣煤基自还原制备铁精粉的方法，采用绿色环保生物质碳为还原剂，实现了硫酸渣的绿色提取，同时，生物质碳中含有较高的挥发分可以带走部分硫，降低铁精粉中的硫含量；该方法具有成本低，能耗少，生产过程环保简捷的优点，采用硫酸渣生物质基自还原制备的铁精粉含硫低于0.2％，铁品位达到93％以上。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种硫酸渣生物质基自还原制备铁精粉的方法，以铁品位55～65％，硫含量低于1％的硫酸渣为原料，以生物质碳为还原剂，制备方法包括以下具体步骤：

(1)压块：将硫酸渣、生物质碳和粘结剂充分混匀后压成圆柱形压块；

(2)干燥：将步骤(1)制得的圆柱形压块进行干燥，去除多余水分；

(3)还原：将步骤(2)制得的干燥后的圆柱形压块在高温保护气氛下进行直接还原反应，得到还原产物；

(4)磁选：将步骤(3)所得到的还原后产物破碎、粉磨、磁选、干燥得到铁精粉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述硫酸渣、生物质碳的配料质量比为1:1.3～1.5，硫酸渣需经过粉碎预处理，使其粒度小于200目占80％以上，生物质碳经粉碎后，使其粒度小于100目占80％以上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述粘结剂为质量分数为12～16％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣和生物质碳总质量的10～15wt％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(1)中生物质碳可以为小麦秆、稻壳、玉米杆植物穗杆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(1)中，制得圆柱形压块的压制压力为14～18mpa，所述圆柱形压块的尺寸为：直径20mm，高度16～20mm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述圆柱形压块需在烘箱中进行干燥处理，去除多余的水分，干燥温度为120～140℃，干燥时间为2～4h。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(3)中，所述还原温度为1150～1250℃，保护气氛为氮气，还原时间为35～55min。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(4)中，破碎、粉磨是指将还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，所述磁选采用的是湿法磁选，磁场强度为：0.08～0.12t。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(4)中得到的铁精粉，最终铁品位在93％以上，硫含量低于0.2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的硫酸渣煤基自还原制备铁精粉的方法，采用绿色环保生物质碳为还原剂，实现了硫酸渣的绿色提取，同时，生物质碳中含有较高的挥发分可以带走部分硫，降低铁精粉中的硫含量；该方法具有成本低，能耗少，生产过程环保简捷的优点，采用硫酸渣生物质基自还原制备的铁精粉含硫低于0.2％，铁品位达到93％以上。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种硫酸渣生物质基自还原制备铁精粉的方法，以铁品位55～65％，硫含量低于1％的硫酸渣为原料，以生物质碳为还原剂，制备方法包括以下具体步骤：

(1)压块：以硫酸渣为原料，生物质碳为还原剂，首先硫酸渣需经过粉碎预处理，使其粒度小于200目占80％以上，生物质碳经粉碎后，使其粒度小于100目占80％以上，然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、生物质碳的配料质量比为1：1.35；粘结剂为质量分数为12％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣和生物质碳总质量的15wt％，压块压制力为16mpa。

(2)主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝64.76％，sio21.82％，al2o30.38％，cao0.46％，so31.64％，na2o0.61％，生物质碳小麦粉主要质量百分比：固定碳含量15.39％，灰分含量8.30％，挥发分为67.56％，水分含量8.75％，硫含量0.48％；

(3)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在120℃温度下干燥4h，去除多余的水分；

(4)还原：将步骤(1)中制得的干燥后的圆柱形压块在1200℃温度下还原40min，保护气氛为氮气，高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物；

(5)磁选：将步骤(4)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，然后采用湿法磁选得到直接还原铁精粉，磁场强度为：0.10t；

(6)得到的直接还原铁精粉，硫含量0.18％，铁品位为96.28％。

实施例2

以铁品位55～65％，硫含量低于1％的硫酸渣为原料，以生物质碳为还原剂，制备方法包括以下具体步骤：

(1)压块：以硫酸渣为原料，生物质碳为还原剂，首先硫酸渣需经过粉碎预处理，使其粒度小于200目占80％以上，生物质碳经粉碎后，使其粒度小于100目占80％以上，然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、生物质碳的配料质量比为1：1.45，粘结剂为质量分数为16％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣和生物质碳总质量的10wt％，压块压制力为15mpa；

(2)主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝60.72％，sio23.87％，al2o32.32％，cao2.14％，so31.83％，na2o0.76％，生物质碳稻壳粉主要质量百分比：固定碳含量13.33％，灰分含量13.58％，挥发分为63.56％，水分含量9.53％，硫含量0.20％；

(3)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在140℃温度下干燥2h，去除多余的水分；

(4)还原：将步骤(1)中制得的干燥后的圆柱形压块在1150℃温度下还原55min，保护气氛为氮气，高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物；

(5)磁选：将步骤(4)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，然后采用湿法磁选得到直接还原铁精粉，磁场强度为：0.09t；

(6)得到的直接还原铁精粉，硫含量0.15％，铁品位为94.13％。

实施例3

以铁品位55～65％，硫含量低于1％的硫酸渣为原料，以生物质碳为还原剂，制备方法包括以下具体步骤：

(1)压块：以硫酸渣为原料，生物质碳为还原剂，首先硫酸渣需经过粉碎预处理，使其粒度小于200目占80％以上，生物质碳经粉碎后，使其粒度小于100目占80％以上，然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、生物质碳的配料质量比为1：1.4；粘结剂为质量分数为14％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣和生物质碳总质量的13wt％，压块压制力为18mpa；

(2)主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝63.23％，sio23.16％，al2o31.42％，cao1.07％，so31.72％，na2o0.65％，生物质碳玉米粉主要质量百分比：固定碳含量14.76％，灰分含量13.04％，挥发分为64.28％，水分含量7.92％，硫含量0.36％；

(3)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在130℃温度下干燥3h，去除多余的水分；

(4)还原：将步骤(1)中制得的干燥后的圆柱形压块在1250℃温度下还原35min，保护气氛为氮气，高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物；

(5)磁选：将步骤(4)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，然后采用湿法磁选得到直接还原铁精粉，磁场强度为：0.11t；

(6)得到的直接还原铁精粉，硫含量为0.17％，铁品位为95.34％。

本发明中，mm代表毫米，min代表分钟，h代表小时，wt％代表重量百分比，mpa代表压力兆帕，t代表磁场强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的硫酸渣煤基自还原制备铁精粉的方法，采用绿色环保生物质碳为还原剂，实现了硫酸渣的绿色提取，同时，生物质碳中含有较高的挥发分可以带走部分硫，降低铁精粉中的硫含量；该方法具有成本低，能耗少，生产过程环保简捷的优点，采用硫酸渣生物质基自还原制备的铁精粉含硫低于0.2％，铁品位达到93％以上。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。