一种低品位铁矿直接还原的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低品位铁矿直接还原的方法，特别涉及一种低品位铁矿内配煤和添加剂制粒湿球入窑煤基直接还原-磁选方法。
【背景技术】
[0002]随着钢铁工业的快速发展，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”，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%，2014年对外进口依存度再度升高到78.5%。同时焦炭资源面临的巨大压力严重制约着炼铁工业的发展。我国煤炭资源质量差异大，烟煤、无烟煤比例较大，焦煤只占煤炭储量的约27%，且分布不均，对高炉炼铁生产发展十分不利。煤基直接还原以煤为主要能源，是以回转窑作为主体设备的流程，回转窑直接还原技术已趋于成熟，生产能力、规模、作业率、自动化水平和设备运转能力都有很大发展[1_4]。然而回转窑工艺存在流程长、投资大、总体能耗高，球团在窑内停留时间长，易产生低温还原粉化，窑容利用系数偏低，窑内粉末量大，回转窑易结圈等方面的问题，仍需进一步完善。
[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。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。采用直接还原-磁选的方法处理低品位矿是目前重点研宄的方向，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[5_7]，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3102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产生严重的影响，而且能耗高、还原时间长，目前仍停留在实验室阶段。本发明可以有效的利用低品位铁矿，采用内配煤集中强化预处理制粒湿球入窑进行煤基直接还原，磁选获得高品位的铁精矿或直接还原铁粉，具有节能、高效、快速的特点。
[0004]参考文献:
[0005][I]Schnabel W，Schlebusch D，Elsenheimer G.SL/RN coal-based directreduct1n-the state of theart[J].Ironmaking Proc., Metall.Soc.AIME,1983,42(1):163-170.
[0006][2]Bornman C.J.南非SL/RN海绵铁生产九年的经验[J],烧结球团，1994，(2):42-43.
[0007][3]赵建虹，吕振华.国内煤基回转窑直接还原工艺及装置述评[J].山西冶金，2002，86 (2):1-4.
[0008][4]许晓杰，包向军，赵鹏.我国煤基直接还原铁发展现状及前景[J].第七届中国钢铁年会论文集，2009.316-320.
[0009][5]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.
[0010][6]魏玉霞，孙体昌，寇狂，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.
[0011][7]许斌，庄剑鸣，白国华，等.低品位铁矿煤基直接还原的研宄.[J]矿产综合利用，2001 (06):20-24.
【发明内容】
[0012]本发明的目的是在于开发一种低品位铁矿直接还原的方法，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。
[0013]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，包括以下步骤:
[0014]步骤一
[0015]以待处理的低品位铁矿干基质量为基准计算和配取煤粉、添加剂、粘结剂和水作为内配煤预处理原料；
[0016]其中，
[0017]煤粉按C/Fe质量比为0.2?0.4配取；所述煤粒中，粒度小于0.074mm的煤粉的干基质量占煤粉干基总质量的45%以上；
[0018]添加剂待处理的按低品位铁矿干基质量的2.0%?5.0%配取，所述添加剂选自NaCKCaCl2, FeCl3、Na2CO3中的至少一种，优选为NaCl、CaCl 2、FeCl3中的至少一种，进一步优选为NaCl ；
[0019]粘结剂按待处理的低品位铁矿干基质量的0.5%?2.0%配取，所述粘结剂选自膨润土、复合膨润土中的至少一种，进一步优选为膨润土；
[0020]水按待处理的低品位铁矿干基质量的6.0%?7.0%配取；
[0021]步骤二
[0022]将步骤一配取的内配煤预处理原料一煤粉、添加剂、粘结剂和水进行混合至煤粉颗粒充分润湿和添加剂在水分作用下渗透到煤颗粒孔洞和裂隙中，得到预处理的内配煤；
[0023]步骤三
[0024]将步骤二所得预处理的内配煤与待处理的低品位铁矿颗粒混合均匀后，采用圆盘或圆筒制粒，得到直径为3?8mm的制粒小球；所述制粒小球中水的质量百分含量为8%?12%;所述待处理的低品位铁矿颗粒中，粒度小于0.074mm颗粒的干基质量占待处理的低品位铁矿干基总质量的70%以上；
[0025]步骤四
[0026]将步骤三所得制粒小球直接送入回转窑中，经干燥、预热、煤基直接还原焙烧处理，得到还原料，还原料在隔绝空气的条件下冷却后经干法磁选得到还原焙烧小球和残碳；所述煤基直接还原焙烧处理的温度为920°C?980°C ；
[0027]步骤五
[0028]将步骤四所得还原焙烧小球经磨矿、磁选处理后，得到铁精矿；
[0029]或
[0030]将步骤四所得还原焙烧小球经磨矿、磁选处理、再磨再选，得到还原铁粉。
[0031]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤一中，所述煤粉的挥发份大于等于25% ;固定碳含量大于等于45%。
[0032]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤一中，所述所述煤粉选自褐煤、无烟煤、生物质碳中的至少一种。
[0033]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，所述待处理的低品位铁矿中铁的质量百分含量大于等于28%。
[0034]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤三中，待处理的低品位铁矿颗粒是通过磨矿处理得到的，所述磨矿处理选自润磨、高压辊磨、雷磨中的一种。
[0035]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤三中，所述制粒小球是采用圆盘或圆筒造球机制成的。
[0036]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤三中所得制粒小球高温干燥和预热后小于Imm的粉化率小于等于5%。所述粉化率是通过下述方法测得的，取制粒小球500g以湿球在通队保护的马弗炉中800°C条件下干燥，获得的干燥小球，使其从高为0.5m处落下，重复3次后，称量粒度小于等于1.0mm的粉末的质量为Ag，所述粉化率=A/500。
[0037]本发明一种低品位铁矿直接还原的方法，步骤四中，还原焙烧处理的时间为20min ?45min0
[0038]为了达到更好的实施效果，步骤四的操做可优选为:将步骤三所得制粒小球送入回转窑中，在回转窑尾部500°C?920°C高温气体作用下进行干燥、升温和预热，温度从常温升高到920°C，时间为60min?90min ;再在920°C?980°C煤基直接还原焙烧20min?45min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，7令却后采用干法磁选分离得到还原焙烧小球和残碳。所述干法磁选时磁场