CN105903560B - 一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，该工艺是采用加入复合助剂直接焙烧，在经过水淬、细磨、弱磁选、磁性产品脱水干燥的步骤，实现深度提铁降杂（磷、硫、硅、铝）；对于高磷高硫高硅高铝菱铁矿，采用本发明可以实现较好的提铁降杂效果，可得到铁品位大于75%，磷含量低于0.1%、硫含量低于0.1%、二氧化硅含量低于5%、三氧化二铝含量低于1.5%，铁回收率大于75%的流程选矿技术指标，优于现有公知技术处理该类型铁矿石的技术指标。
Description
技术领域
本发明属于难选冶菱铁矿的提铁降杂领域，特别适应具有嵌布粒度细、矿石组成复杂、高磷、高硫、高硅、高铝等特点的一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺。
背景技术
黑色金属矿选矿试验研究对加速我国钢铁工业的发展起了十分重要的作用。已有的勘探结果说明，我国的黑色金属矿石资源极为丰富。但铁矿床类型繁多，性质复杂，且常为多种成分共生。由于铁矿石大多含有可供综合利用的有用成分或应去除的有害杂质，因此绝大部分矿石都需选矿处理。我们对铁矿资源的开发利用总是遵循先富后贫、先易后难的原则。随着现代工业的高速发展，我国有限的富矿及易选的资源已逐渐枯竭。目前可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。我国铁矿资源中硫、磷、二氧化硅、三氧化二铝等有害杂质含量高且与有用矿物细粒嵌布，造成选矿难度大、效率低、产品质量差。硫、磷、硅、铝等是钢铁冶炼过程中的主要有害元素，严重影响炼钢工艺和钢材产品质量。随着冶金工业的发展和新工艺的实施，对铁精矿的质量要求越来越高，对硫、磷、硅、铝的含量也有严格的限定。铁精矿高效降杂迫在眉睫。有效地回收和利用这部分矿石已成为选矿工作者主要研究课题之一。
目前主要相关的技术有：
（1）公开日为2007年7月11日，公开号为CN1995411的中国发明专利文献，公开了“利用低品位菱铁矿生产铁精矿粉的工艺”，它包括以下步骤：破碎－筛分：以低品位菱铁矿作原料，经破碎－筛分后得粒度10～40mm的焙烧块矿；回转窑焙烧：以煤气作燃料，进行磁化焙烧，使菱铁矿中的FeCO3转化为Fe3O4；冷却：炉料出炉时温度仍有400～500℃，采用隔离空气缓冷至300℃以下，再水淬急冷；球磨－筛分：焙烧矿经球磨后进行作磁选－脱磁－磁选，磁场强度1000与800奥斯特，得铁精矿粉。本发明具有以下优点：完全利用菱铁矿进行工业生产，提高了磁化焙烧产物品位和焙烧产物的选矿质量，降低了生产成本，达到工业上的规模开发生产，可得到品位55.18%的铁精矿，金属回收率达到74.60%。
（2）公开日为2015年8月19日，公开号为CN104846189A的中国发明专利文献，公开了“含菱铁矿的混合铁矿流态化焙烧分选方法”，该方法是将粒度-0.5mm的含菱铁矿的混合铁矿于氧化气氛中进行多级流化态预热，预热到混合铁矿温度为600～800℃；然后在流化态条件下，将预热所得物料于还原气氛中焙烧，进一步置于空气中进行流态化冷却至室温，再磨矿磁选既得。本发明的方法适用于多种的含菱铁矿的混合矿的分选，反应速度快，效率高，工艺过程中不利于选别的副产物少，能耗低，分选效果好，非常适于工业化推广。
（3）公开日为2012年6月27日，公开号为CN102513203A的中国发明专利文献，公开了“一种高磷硫菱铁矿资源回收利用的方法”，该方法包括细磨原矿，异步反浮选脱磷硫，得低磷硫的粗精矿，将粗精矿在焙烧炉中添加碳酸钠还原焙烧，得还原焙烧矿，通过磨细还原焙烧矿进行磁絮凝强化分选，通过该工艺不仅能提高精矿铁品位，同时有效地强化了细粒级及微细粒磁性矿物的回收并实现了焙烧矿磷硫的深度脱除，显著提高了目前大量呆滞难选的高磷硫菱铁矿资源的回收利用率，最终能获得铁品位大于65%，铁回收率大于65%，磷含量小于0.2%，硫含量小于0.3%的铁精矿。
近年来高硫高硅高铝型菱铁矿的降杂已取得了一些成绩，但还未能从根本上解决问题。菱铁矿深度降硅、硫、铝现已成为国内外选矿研究的一大难题。长期以来由于没有理想的降杂方法，导致这部分铁矿资源的综合利用水平较低，致使有的矿山因含硅、硫、铝高而停采，有的矿山因有害元素硫、硅、铝没有降下来而严重影响了铁精矿的质量和销路。因此有效地开发更为经济实用的新技术势在必行。
现有公知技术对菱铁矿的处理存在的不足之处主要为两个方面：一方面铁精矿中的有害元素硫能够实现有效降低，但硅、铝含量较难实现有效降低，对后续冶炼工艺将产生不利影响；另一方面主要采用焙烧工艺处理菱铁矿，但铁精矿的铁品位仍然偏低，且回收率也比较低，处理成本仍然较高。
发明内容
为合理有效的利用我国较为丰富的难选冶菱铁矿矿石资源，缓解当前铁矿石资源紧张的局面，采用本发明实现深度提铁降磷、硫、硅、铝，得到铁品位大于75%的高纯铁精矿，为我国难选冶高磷高硫高硅高铝型菱铁矿石资源的综合利用提供一条新思路，同时对其它类似的复杂铁矿石的处理提供一定的指导意义。
一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，其特征在于：首先将0.5%～3%的氯化亚铜、3%～15%的石灰、20%～50%的氯化镁、1%～3%的氯化钙、10%～40%的还原剂加入菱铁矿原矿，混匀后在焙烧炉进行焙烧，焙烧后的产品经过水淬得到水淬产品，水淬产品经球磨机磨矿后用弱磁场磁选机进行选别，最后可以得到铁品位＞75%，含磷＜0.1%、硫＜0.1%、二氧化硅＜5%、三氧化二铝＜1.5%，铁回收率＞85%的铁精矿，该铁精矿粉经过球团后可以直接作为冶炼生铁的原料。
针对难选冶菱铁矿，本发明是采用复合助剂直接焙烧—细磨—弱磁选实现深度提铁降杂（磷、硫、硅、铝）的工艺流程，具体包括以下步骤：
（1）碎矿阶段：根据需要将矿石破碎至3mm以下；
（2）烘干脱水阶段：将破碎至3mm以下的矿石置入焙烧炉中，控制温度在400～600℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在30～60min；
（3）制粉团球阶段：将烘干脱水后的物料干磨至-0.074mm以下，加入0.5%～3%的氯化亚铜、3%～15%的石灰、20%～50%的氯化镁、1%～3%的氯化钙、10%～40%的焦炭与物料混匀后，用球团机制备成为球团直径为8 mm的球团物料；
（4）球团物料烘干阶段：将8mm的球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为200～300℃，将球团烘干至含水小于8%；
（4）焙烧阶段：将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1100～1200℃，焙烧时间60～90min；
（5）水淬冷却阶段：将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；
（6）磨矿分级阶段：将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；
（7）弱磁选阶段：将分级机溢流运送至弱磁场磁选机，磁选机的磁场强度在350～550Oe，通过弱磁选得磁性产品；
（8）磁性产品脱水干燥阶段 将磁性产品经过滤脱水后干燥得铁精矿，得到的铁精矿产品含铁＞75%，含磷＜0.1%、硫＜0.1%、二氧化硅＜5%、三氧化二铝＜2%，铁回收率＞85%。
所述还原剂为焦炭。
本发明的有益效果如下：对于高磷高硫高硅高铝菱铁矿，采用本发明可以实现较好的提铁降杂效果，可得到铁品位大于75%，磷含量低于0.1%、硫含量低于0.1%、二氧化硅含量低于5%、三氧化二铝含量低于1.5%，铁回收率大于75%的流程选矿技术指标，优于现有公知技术处理该类型铁矿石的技术指标；为我国复杂难选冶铁矿石资源的开发和利用开辟了一条新思路。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
矿样来自重庆某地区含铁36.53%，含硫0.86%、磷0.95%、二氧化硅18.23%、三氧化二铝9.23%的铁矿石，试样中铁以菱铁矿为主，同时含有部分赤褐铁矿、黄铁矿、硅酸铁等铁矿物。
将该铁矿石破碎至3mm以下；将破碎至3mm以下的矿石置入焙烧炉中，控制温度在400℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在30 min；将烘干脱水后的物料干磨至-0.074mm以下，加入0.5%的氯化亚铜、3%的石灰、20%的氯化镁、1%的氯化钙、20%的焦炭与物料混匀后，用球团机制备成为球团直径为8 mm的球团物料；将8 mm的球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为200℃，将球团烘干至含水小于8%；将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1100℃，焙烧时间60min；将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；水力旋流器溢进入磁场强度为350Oe的弱磁场磁选机分选后得到磁性产品，磁性产品经脱水干燥后得铁精矿。原矿铁物相分析、主要化学成分分析、技术指标详细见表1～3。
表1 原矿铁物相分析结果(质量分数)/%
表2 原矿主要化学成分分析结果(质量分数)/%
表3 流程选矿指标(质量分数)/%
实施例2
矿样来自云南某地区含铁34.23%，含硫0.66%、磷0.72%、二氧化硅20.68%、三氧化二铝11.22%的铁矿石，试样中铁以菱铁矿为主，同时含有部分赤褐铁矿、黄铁矿、硅酸铁等铁矿物。
将该铁矿石破碎至3mm以下；将破碎至3mm以下的矿石置入焙烧炉中，控制温度在600 ℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在60min；将烘干脱水后的物料干磨至-0.074mm以下，加入3%的氯化亚铜、15%的石灰、50%的氯化镁、3%的氯化钙、40%的焦炭与物料混匀后，用球团机制备成为球团直径为8mm的球团物料；将8mm的球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为300℃，将球团烘干至含水小于8%；将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1200℃，焙烧时间90min；将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；水力旋流器溢进入磁场强度为550Oe的弱磁场磁选机分选后得到磁性产品，磁性产品经脱水干燥后得铁精矿。原矿铁物相分析、主要化学成分分析、技术指标详细见表4～6。
表4 原矿铁物相分析结果(质量分数)/%
表5 原矿主要化学成分分析结果(质量分数)/%
表6 流程选矿指标(质量分数)/%
实施例3
矿样来自陕西某地区含铁41.25%，含硫0.87%、磷0.98%、二氧化硅21.55%、三氧化二铝14.25%的铁矿石，试样中铁以菱铁矿为主，同时含有部分赤褐铁矿、黄铁矿、硅酸铁等铁矿物。
将该铁矿石破碎至3mm以下；将破碎至3mm以下的矿石置入焙烧炉中，控制温度在500℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在30min；将烘干脱水后的物料干磨至-0.074mm以下，加入2%的氯化亚铜、10%的石灰、40%的氯化镁、2%的氯化钙、35%的焦炭与物料混匀后，用球团机制备成为球团直径为8mm的球团物料；将8mm的球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为250℃，将球团烘干至含水小于8%；将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1150℃，焙烧时间70min；将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；水力旋流器溢进入磁场强度为400Oe的弱磁场磁选机分选后得到磁性产品，磁性产品经脱水干燥后得铁精矿。原矿铁物相分析、主要化学成分分析、技术指标详细见表7～9。
表7 原矿铁物相分析结果(质量分数)/%
表8 原矿主要化学成分分析结果(质量分数)/%
表9 流程选矿指标(质量分数)/%
实施例4
矿样来自甘肃某地区含铁38.64%，含硫1.05%、磷1.23%、二氧化硅18.15%、三氧化二铝13.65%的铁矿石，试样中铁以菱铁矿为主，同时含有部分赤褐铁矿、黄铁矿、硅酸铁等铁矿物。
将该铁矿石破碎至3mm以下；将破碎至3mm以下的矿石置入焙烧炉中，控制温度在550℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在40min；将烘干脱水后的物料干磨至-0.074mm以下，加入2.5%的氯化亚铜、12%的石灰、45%的氯化镁、1.6%的氯化钙、35%的焦炭与物料混匀后，用球团机制备成为球团直径为8mm的球团物料；将8mm的球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为250℃，将球团烘干至含水小于8%；将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1200℃，焙烧时间75min；将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；水力旋流器溢进入磁场强度为500Oe的弱磁场磁选机分选后得到磁性产品，磁性产品经脱水干燥后得铁精矿。原矿铁物相分析、主要化学成分分析、技术指标详细见表10～12。
表10 原矿铁物相分析结果(质量分数)/%
表11 原矿主要化学成分分析结果(质量分数)/%
表12 流程选矿指标(质量分数)/%
从上述实施例的结果可以看出，对于高磷高硫高硅高铝菱铁矿采用复合助剂直接焙烧—细磨—弱磁选工艺可以实现较好的提铁降杂效果，可以得到铁品位大于75%，磷含量低于0.1%、硫含量低于0.1%、二氧化硅含量低于5%、三氧化二铝含量低于1.5%，铁回收率大于75%的流程选矿技术指标，优于现有公知技术处理该类型铁矿石的技术指标。为我国复杂难选冶铁矿石资源的开发和利用开辟了一条新思路。
Claims (4)
1.一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
（1）将矿石物料细磨至-0.074mm以下；
（2）在矿石物料中按照质量分数加入0.5%～3%的氯化亚铜、3%～15%的石灰、20%～50%的氯化镁、1%～3%的氯化钙和10%～40%的还原剂，混匀后，制成球团物料；
（3）球团物料烘干阶段：将球团物料在焙烧炉中进行烘干，烘干温度为200～300℃，将球团烘干至含水小于8%；
（4）焙烧阶段：将含水小于8%的球团物料置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度1100～1200℃，焙烧时间60～90min；
（5）水淬冷却阶段：将焙烧后的物料置入水中进行水淬冷却，控制物料进入水中水淬的时间间隔小于3min；
（6）磨矿分级阶段：将水淬后的物料进入球磨机进行磨矿，球磨机溢流进入水力旋流器，水力旋流器溢流的细度控制在-0.019mm占90%以上；
（7）弱磁选阶段：将分级机溢流运送至弱磁场磁选机，磁选机的磁场强度在350～550Oe，通过弱磁选得磁性产品；
（8）磁性产品脱水干燥阶段：将磁性产品经过滤脱水后干燥得铁精矿，得到的铁精矿产品含铁＞75%，含磷＜0.1%、硫＜0.1%、二氧化硅＜5%、三氧化二铝＜2%，铁回收率＞85%。
2.根据权利要求1所述的一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，其特征在于：所述还原剂为焦炭。
3.根据权利要求1所述的一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，其特征在于：所述矿石物料被细磨之前先经过：碎矿和烘干脱水；
碎矿阶段：根据需要将矿石物料破碎至3mm以下；
烘干脱水阶段：将破碎至3mm以下的矿石物料置入焙烧炉中，控制温度在400～600℃下进行烘干脱水，烘干时间控制在30～60min。
4.根据权利要求1所述的一种难选冶菱铁矿石资源深度提铁降杂工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的球团物料通过球团机制备，制成直径为8mm的球团物料。
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