一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法技術

一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。本發明專利技術首先將硼鐵礦作鈉鹽還原改性處理，改性硼鐵礦經細磨后以一定的質量配比與鮞狀赤鐵礦充分混勻、造塊，團塊干燥后在一定溫度下以非焦煤為還原劑進行還原焙燒，還原產物再經破碎、磨礦后，采用濕式弱磁選方法分選，最高可獲得鐵品位大于92%、磷含量低于0.09%的金屬鐵粉，磁選鐵回收率大于93%、磷脫除率大于92%。改性硼鐵礦在還原過程中能顯著降低還原溫度，促進鐵晶粒的長大，實現鐵、磷的高效分離。該發明專利技術既能夠綜合利用硼鐵礦資源，同時又實現基于直接還原法的高磷鮞狀赤鐵礦的鐵、磷高效分離，而且避免了在高溫還原過程中直接使用硫酸鈉或碳酸鈉時導致的熔融現象，有利于工業生產實施；具有脫磷效果佳、成品質量好等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋼鐵冶金領域，涉及一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。
技術介紹
鋼鐵工業持續快速發展，對鐵礦石的需求量持續增長，優質鐵礦石資源供應日趨緊張，進口鐵礦石價格不斷攀升，鐵礦資源短缺問題已經成為制約我國鋼鐵工業持續發展的“瓶頸”。與此同時，我國仍有大量鐵礦資源因其有害雜質含量高、嵌布粒度細、主伴生礦物共生關系復雜等原因，難選、難冶，未能得到有效利用。比如，在我國鄂、湘、桂、黔等地發現的、資源儲量超過100億噸的鮞狀赤鐵礦，因其鐵品位低(鐵品位約為309Γ459Ο而磷含量高(O. 49Γ1. 1%)，且礦石結構復雜，選冶效果差，是世界選礦界公認的難選冶鐵礦石，迄今未獲開發利用；又如，約占我國60%左右硼資源的硼鐵礦(含B2O3約7%，TFe約30%)，也同樣 因其共/伴生礦物多、結構復雜等原因，用常規的選礦方法分離困難，尚未形成工業規模的開發利用。當前，依據鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦的獨有原料特性，針對性地開展了一些研究工作，開發出了一些能較好適應于鮞狀赤鐵礦或硼鐵礦的選、冶方法硼鐵礦的加工利用關鍵在于鐵、硼的分離，處理工藝主要有濕法分離、火法冶煉兩類工藝。濕法分離方法是將硼鐵礦直接用酸/堿處理獲得硼酸或硼砂，浸出渣再經磁選獲得鐵精礦，使硼鐵分離。雖然該工藝可以實現資源的綜合利用，但是處理需要的酸/堿量消耗高(O. 45噸/I噸原礦)，生產成本高，同時還帶來酸腐蝕設備、污染環境等問題。火法分離工藝主要是針對高爐法，硼鐵礦先經選礦拋除原礦中的部分Si02、Al2O3，再通過燒結造塊后入高爐冶煉，產品為含硼生鐵和富硼渣。該工藝的優點是工藝流程短、設備簡單，但工業試驗研究表明，高爐冶煉硼鐵礦生產含硼約I. 0%的含硼生鐵時，高爐產能下降、焦比升高(約1150kg/t)、高爐爐襯侵蝕嚴重、產品含硫高，更重要的是富硼渣的B2O3活性低，不能滿足碳堿法硼砂生產的要求，若通過緩冷以提高B2O3活性則在技術上和經濟上都不可行，因而至今未能實現長期穩定工業化生產。鮞狀赤鐵礦利用的關鍵在于鐵磷分離，鮞狀赤鐵礦提鐵降磷的方法主要有物理分選法、浮選法、化學浸出法、磁化焙燒-磁選法、金屬化焙燒-磁選法以及由上述方法組合構成的聯合工藝。物理選礦法和浮選法處理工藝普遍存在著脫磷效果差、精礦鐵品位低、鐵回收率低等問題。如“鄂西難選鐵礦的選礦與藥劑研究新進展”針對鄂西鮞狀赤鐵礦的特點研制了 RD-31捕收劑和DA-18選擇性絮凝劑，并開發了相應的絮凝浮選工藝，對含鐵42. 05%、含磷O. 98%的鐵礦采用磁選-選擇性聚團脫泥-反浮選工藝進行分選處理，獲得鐵精礦鐵品位僅56. 29%，磷含量仍高達O. 109%,鐵的回收率僅為59. 21%。采用磁化焙燒-磁選處理鮞狀赤鐵礦，效果也不理想，獲得的精礦鐵品位一般在60%以下，鐵的回收率一般在85%以下，而且精礦磷含量依然很高。如“某鮞狀赤鐵礦磁化焙燒-磁選試驗研究”采用流態化磁化焙燒-磁選方法處理鄂西某鮞狀赤鐵礦時，磁選精礦中鐵品位為54°/Γ57%、鐵回收率為74% 83%。采用深度還原的方法(如直接還原法、粒鐵法等)對高磷鮞狀赤鐵礦進行金屬化焙燒，然后再磨礦、磁選將金屬鐵顆粒與富含磷的脈石或渣相分離，是顯著提高鐵品位和回收率的有效途徑。如“高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中鐵顆粒長大特性研究”在還原溫度115(Tl300°C下，可獲得鐵品位大于85%、磷量含O. 2°/Γθ. 5%的還原鐵粉，鐵的回收率大于90%、脫磷率大于85% ;“一種鮞狀赤鐵礦脫磷提鐵的生產方法”(申請號200610019950. 4)中公開了添加20%的消石灰造塊、干燥后，于110(Γ1450 還原焙燒l(T30min，再經過球磨、磁選將鐵磷分離，精礦鐵品位達到809Γ97%，但磷含量仍大于O. 25%，脫磷效果不佳。顯然，上述深度還原的方法雖能有效提高磁性產品鐵品位，但還原溫度高(130(Tl45(rC)，導致能耗大、操作困難，同時脫磷效果不理想，鐵精礦中磷含量仍無法滿足鋼鐵冶煉的要求。為有效降低還原溫度、改善脫磷效果，“一種由高磷鮞狀赤鐵礦制備煉鋼爐料的方法”(申請號200910308267.6)公開了復合鈉鹽添加劑強化還原、脫磷的技術，通過配加一定量的硫酸鈉、碳酸鈉和硼砂，在105(Γ1100 下還原I. 5tT2h，磨礦、磁選可得鐵品位大于92%、磷含量低于O. 08%的直接還原金屬鐵粉。但是，由于復合鈉鹽添加劑的熔點 低，易致物料熔融與反應器黏連，對還原過程的順行產生不利影響。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單，操作方便，可顯著提高鮞狀赤鐵礦的鐵、磷分離效果，實現劣質硼鐵礦的工業化增值加工利用的鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法。本專利技術一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，包括下述步驟第一步硼鐵礦改性將硼鐵礦磨細至-O. 074mm質量比占40%，然后，與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團塊，將所述硼鐵礦團塊低溫還原焙燒后，得到鈉鹽改性硼鐵礦；所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質量的百分比為硫酸鈉159Γ40%，碳酸鈉109Γ35% ；第二步改性硼鐵礦與鮞狀赤鐵礦混合還原將第一步所得鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至-O. 074mm質量百分比占70%以上后，添加至鮞狀赤鐵礦中混勻、造塊、烘干，然后以非焦煤為還原劑進行高溫還原焙燒，還原產物經破碎、磨礦后，采用濕式弱磁選方法分選，獲得鐵粉及含硼、磷尾礦；所述鈉鹽改性硼鐵礦的添加量占鮞狀赤鐵礦質量百分比為20°/Γ40%。本專利技術一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法中，所述低溫還原焙燒溫度為90(T950°C，時間為 20 30min。本專利技術一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法中，所述高溫還原焙燒溫度為IOOO0C 1100°C，時間為45 75min，還原產物磨礦至-O. 074mm質量含量占80%以上。本專利技術由于采用上述工藝方法，通過鈉鹽改性硼鐵礦，利用硼鐵礦與Na2SO4或Na2CO3進行低溫鈉化還原時，硼鐵礦中的磁鐵礦部分被還原成金屬鐵，經細磨處理后，這部分微細金屬鐵顆粒作為晶種引入鮞狀赤鐵礦的直接還原焙燒，為鮞狀赤鐵礦中金屬鐵晶粒提供了生長位點，降低了鐵晶粒的形核勢壘，促進鐵晶粒長大。硼鐵礦中的硼組分在低溫鈉化還原預處理過程中，與鈉鹽反應生成新相硼酸鈉鹽，由于離子半徑較小的堿金屬離子和硼離子的存在，直接還原過程中不僅可以造成鐵氧化物的晶格畸變，催化鐵氧化物的還原，而且還可與鮞狀赤鐵礦原礦中的含磷、鎂、硅、鋁等脈石礦物發生化學反應，破壞鮞狀赤鐵礦石原有的致密、共生結構，為金屬鐵與脈石礦物的分離創造有利的礦物學條件；可顯著降低還原溫度，縮短還原時間，節省能源消耗，降低生產成本，實現金屬鐵與脈石礦物的高效分離；采用濕式弱磁選方法分選，所得磁性產品為鐵品位大于92%、磷含量低于O. 09%的直接還原金屬鐵粉，非磁性物為含Β20329Γ5%的富硼渣，鐵的磁選回收率大于85%、磷脫除率90%以上。直接還原鐵粉可作為電爐煉鋼用的優質爐料；富硼渣經進一步處理可回收硼、磷等有價成分。本專利技術的主要優點在于硼鐵礦經鈉鹽改性后，其磁鐵礦部分被還原成金屬鐵，為鮞狀赤鐵礦中金屬鐵晶粒提供了生長位點；硼組分與鈉鹽反應生成新相硼酸鈉鹽，在鮞狀赤鐵礦本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鮞狀赤鐵礦和硼鐵礦混合還原方法，包括下述步驟 第一步硼鐵礦改性 將硼鐵礦磨細至-0. 074mm質量比占40%，然后與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團塊，將所述硼鐵礦團塊低溫還原焙燒后，得到鈉鹽改性硼鐵礦；所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質量的百分比為硫酸鈉159^40%、碳酸鈉109^35% ； 第二步改性硼鐵礦與鮞狀赤鐵礦混合還原 將第一步所得鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至-0. 074mm質量百分比占70%以上后，添加至鮞狀赤鐵礦中混勻、造塊、烘干，然后以非焦煤為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜濤，李光輝，饒明軍，范曉慧，張元波，雷婷，羅駿，郭宇峰，楊永斌，陳許玲，李騫，黃柱成，朱忠平，曾精華，梁斌珺，游志雄，張樹輝，劉明霞，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：