本發明專利技術公開了一種利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法，包括以下步驟：1)取貧鐵礦、Al2O3、還原劑及鈣質溶劑，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、還原劑及鈣質溶劑，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。本發明專利技術能夠通過貧鐵礦來制備直接還原鐵和膠凝性材料，并且成本低、能耗小，便于實施。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法，具體涉及。
技術介紹
中國現已探明的鐵礦產地有2000余處，鐵礦總資源儲量2014年底達840.28億噸。已探明的鐵礦資源儲量主要集中在遼寧、河北、四川、山西、安徽、云南、內蒙古、山東、湖北和新疆等10個省(自治區)。其中95%以上的鐵礦石儲量為貧礦，平均品位僅32%左右。由于受當時技術水平和經濟效益的制約，一方面大多數現有鐵礦山在開采過程中剝離出的大量超貧表外礦和貧雜礦礦石被堆置而未利用，另一方面還有大量超貧鐵礦至今尚未開發利用。在現有技術中，對貧鐵礦主要有以下三種途徑加以利用:一是對貧鐵礦進行富選得到品位高的鐵礦；二是貧鐵礦代替鐵粉或粘土生產膠凝材料；三是貧鐵礦生產直接還原鐵。但上述現有的利用貧鐵礦的技術中均存在一些問題:如由于貧鐵礦含鐵量少，生產直接還原鐵時，直接還原鐵的產率不高。這些問題就導致了現有的技術，對貧鐵礦的利用效果均不夠理想。直接還原鐵是一種用途較為廣泛的低碳多孔狀物質，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉爐煉鋼的冷卻劑，如果經二次還原還可供粉末冶金用。目前主要采用鐵精礦粉為原料生產直接還原鐵。但這幾種方法都存在一定的缺點和不足。鐵精礦粉生產直接還原鐵的缺點是能耗大，經濟效益不高。膠凝材料是一種用途較為廣泛的粉狀物質，主要用作建筑材料及礦山填充物，但現有技術不能通過貧鐵礦來制備膠凝性材料和鐵，因此嚴重的浪費了貧鐵礦資源。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了，該方法能夠通過貧鐵礦來制備直接還原鐵和膠凝性材料，并且成本低、能耗小，便于實施。為達到上述目的，本專利技術所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:I)取貧鐵礦、還原劑、鈣質溶劑及Al2O3，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入還原劑、鈣質溶劑及Al2O3，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、還原劑及鈣質溶劑。所述還原劑為褐煤、焦煤、無煙煤及煙煤中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。所述鈣質溶劑為石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。所述入爐原料的堿度為2.2-3.5。入爐原料中鐵與單質碳的物質的量之比為1:1.3-3，入爐原料中硅與鈣的物質的量之比為1:2.2-3.5。步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時間120min。步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1250-1500°c，然后保溫30_350min。步驟2)中的凝膠性材料中含有Ca3S1^ Ca2S14,且Ca3S1j Ca2S14的質量和占膠凝性材料的質量的比例大于等于90%。本專利技術具有以下有益效果:本專利技術所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法在制備直接還原鐵和膠凝性材料時，以貧鐵礦、還原劑、鈣質溶劑及Al2O3為原料制備直接還原鐵和膠凝性材料，成本低，在制備過程中將貧鐵礦在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應，再經冷卻、破碎及磁選分離出直接還原鐵和膠凝性材料，避免傳統工藝產生的直接還原渣后再進行后續加工導致的成本增加。另外，相對于現有技術，本專利技術將制備鐵的過程中的兩次高溫焙燒及兩次磨礦變為一次燒結及依次磨礦，明顯的降低制備的成本、縮短制備的周期及工序，具有較強的應用價值，同時在制備鐵的過程中，同時制備膠凝性材料，極大的提高了貧鐵礦的利用效果和產品的附加值。【附圖說明】圖1為本專利技術的流程圖；圖2為本專利技術中破碎得到的產物的XRD分析圖?！揪唧w實施方式】下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述:實施例一本專利技術所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:I)取貧鐵礦、Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物。所述入爐原料的堿度為2.2。入爐原料中鐵與單質碳的物質的量之比為1:1.7，入爐原料中硅與鈣的物質的量之比為1:2.2。步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時間120min。步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1300°C，然后保溫330min。實施例二本專利技術所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:I)取Al2O3、貧鐵礦、焦煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、焦煤及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、焦煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物。所述入爐原料的堿度為3.5。入爐原料中鐵與單質碳的物質的量之比為1:2.9，入爐原料中硅與鈣的物質的量之比為1:3.5。步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時間120min。步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1340°C，然后保溫270min。實施例三本專利技術所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:I)取貧鐵礦、Al2O3、無煙煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、無煙煤及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、無煙煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物。所述入爐原料的堿度為2.3。入爐原料中鐵與單質碳的物質的量之比為1:2.2，入爐原料中硅與鈣的物質的量之比為1:2.3。步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時間120min。步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)取貧鐵礦、還原劑、鈣質溶劑及Al2O3，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入還原劑、鈣質溶劑及Al2O3，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進行還原和焙燒反應；2)將還原和焙燒反應的產物從爐中取出，然后進行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：施瑞盟，葛蓓蕾，趙俊學，李小明，唐雯聃，崔雅茹，劉詩薇，饒衍冰，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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