低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝及其系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝及其系統(tǒng)，該工藝包括以下步驟：將褐鐵礦球磨，作為酸浸的原料；將循環(huán)再生的鹽酸及制備的粉末進(jìn)入酸浸系統(tǒng)進(jìn)行酸浸；酸浸后產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾，濾餅進(jìn)行化漿洗滌，酸浸液進(jìn)入預(yù)濃縮器與水解后的高溫?zé)煔饨佑|，溶液被濃縮后進(jìn)入水解系統(tǒng)高溫水解。將產(chǎn)生的粉末及旋風(fēng)除塵回收的物料進(jìn)行收集，作為精鐵粉產(chǎn)品，氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器冷卻后進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)冷凝，冷凝后的液體混合進(jìn)入吸收塔中吸收，氣體進(jìn)入吸收塔中進(jìn)行鹽酸吸收，鹽酸濃度最終達(dá)到31%。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)所述方法的系統(tǒng)。本發(fā)明的整個(gè)工藝流程中只有鹽酸循環(huán)過(guò)程，是一個(gè)環(huán)境友好的清潔工藝。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝及其系統(tǒng)，屬黑色金屬資源的綜合利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]褐鐵礦為無(wú)定形鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦(-FeO(OH))、水針鐵礦(-FeO(OH).ηΗ20)為主，以膠狀、腎狀、鐘乳狀產(chǎn)出，呈非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，常發(fā)育于赤鐵礦-針鐵礦裂隙和晶洞中。由于褐鐵礦具有化學(xué)成分不固定、含鐵量低、水分含量變化大、碎磨過(guò)程中容易泥化等特殊特點(diǎn)，屬于極難選鐵礦石，而且我國(guó)已探明的褐鐵礦達(dá)到12.3億噸，國(guó)內(nèi)擁有大量的褐鐵礦鐵礦資源，由于不能有效利用而不得不依賴于大量的進(jìn)口鐵礦石。
[0003]近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的褐鐵礦選礦技術(shù)主要包括:洗礦及洗礦重選、浮選、強(qiáng)磁選等單一流程和選擇性絮凝浮選、強(qiáng)磁選一浮選、還原焙燒一磁選等聯(lián)合流程。由于受到褐鐵礦自然性質(zhì)的制約，采用物理選礦方法，難以獲得較高的鐵品位，其開(kāi)發(fā)的價(jià)值受到了極大的限制。低品位的褐鐵礦經(jīng)一定條件下的還原焙燒后，可以有效地提高其磁性，而且還使礦石疏松而易于冶煉。但是，還原焙燒對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及控制要求極高，工業(yè)化難度很大，全國(guó)各地均有工業(yè)化裝置由于經(jīng)濟(jì)效益不佳，無(wú)法運(yùn)行的情況。隨著我國(guó)對(duì)鋼鐵需求量的不斷增加，國(guó)內(nèi)褐鐵礦利用率又很低，合理開(kāi)發(fā)利用復(fù)雜難選鐵礦石資源，尋求高效且綠色環(huán)保的選礦技術(shù)日益重要。
[0004]褐鐵礦資源在我國(guó)分布極廣，尤其是我國(guó)的西部，包括青海、新疆等地，擁有豐富的褐鐵礦資源，但是其品位低于40%的褐鐵礦一般進(jìn)行拋棄，無(wú)法利用。但在西部，尤其是新疆，利用國(guó)外高品質(zhì)鐵礦又面臨運(yùn)輸成本過(guò)高的困境無(wú)法克服。
[0005]濕法冶金就是金屬礦物原料在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)的水溶液進(jìn)行化學(xué)處理或有機(jī)溶劑萃取、分離雜質(zhì)、提取金屬及其化合物的過(guò)程?，F(xiàn)代的濕法冶金幾乎涵蓋了除鋼鐵以外的所有金屬提煉，有的金屬其全部冶煉工藝屬于濕法冶金，但大多數(shù)是礦物分解、提取和除雜采用濕法工藝，最后還原成金屬采用火法冶煉或粉末冶金完成。由于鋼鐵行業(yè)技術(shù)的成熟和穩(wěn)定，同時(shí)也是由于鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品附加值低及濕法處理過(guò)程其他陰陽(yáng)離子形成廢棄物無(wú)法處理等原因造成濕法冶金很難在鐵礦處理上發(fā)揮作用。
[0006]鐵元素?zé)o論是二價(jià)還是三價(jià)，形成的氯化物或硫酸鹽在很低的溫度下就可以分解成氧化鐵和HCl或二氧化硫，借助鹽酸、硫酸循環(huán)，就可以形成一個(gè)清潔的鐵礦處理工藝:對(duì)鐵礦進(jìn)行酸浸，酸浸后的溶液直接進(jìn)行水解，產(chǎn)生高品質(zhì)的氧化鐵，含量非常容易達(dá)到65%以上，甚至更高，可以作為鋼鐵行業(yè)煉鐵最高品質(zhì)的，如果市場(chǎng)容量大，還可以作為鐵紅的原料。上述工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)了濕法冶金中酸的循環(huán)，加上我國(guó)西部新疆哈密、鄯善等地區(qū)極其豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，上述工藝過(guò)程就會(huì)具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明目的是在于提供了一種低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝及其系統(tǒng)，利用HCl作為介質(zhì)，進(jìn)行循環(huán)再生，連續(xù)酸浸技術(shù)、高溫水解煅燒技術(shù)、預(yù)濃縮技術(shù)，三級(jí)冷凝技術(shù)等，高效回收HCl的同時(shí)，還保證了酸浸所需的HCl的濃度。水解煅燒后的產(chǎn)品氧化鐵中鐵的含量很容易達(dá)到65%以上，回收的鹽酸濃度為28-32%。整個(gè)系統(tǒng)不引入其他介質(zhì)，無(wú)副產(chǎn)品產(chǎn)生，為一個(gè)鐵礦資源綜合利用的清潔新工藝。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供制備精鐵粉的系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明一方面提供了一種低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，該工藝包括以下步驟:
a.首先將褐鐵礦球磨至100目，作為酸浸的原料；
b.將步驟a制備的褐鐵礦粉末在轉(zhuǎn)子計(jì)量秤中計(jì)量；將步驟g回收的31%左右的鹽酸及步驟a制備的粉末進(jìn)入酸浸系統(tǒng)進(jìn)行酸浸；
c.將步驟b得到液體產(chǎn)物進(jìn)行板框過(guò)濾，濾餅進(jìn)行下一步的化漿洗滌，濾液進(jìn)入預(yù)濃縮器；
d.進(jìn)入預(yù)濃縮器的溶液與水解后的高溫?zé)煔饨佑|，溶液被濃縮；
e.將步驟d獲得的溶液進(jìn)入水解系統(tǒng)高溫水解，其中高溫水解所需的能源來(lái)自煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣；
f.將步驟e產(chǎn)生的粉末及旋風(fēng)除塵回收的物料進(jìn)行收集，作為精鐵粉產(chǎn)品，氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器，溶液被濃縮進(jìn)行步驟d的操作；
g.將步驟f產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)冷凝，冷凝后的液體混合進(jìn)入吸收塔中吸收，氣體進(jìn)入吸收塔中進(jìn)行鹽酸吸收，鹽酸濃度最終達(dá)到31%。
[0010]h.吸收塔之后的氣體最后被補(bǔ)充水在尾氣洗滌塔吸收，吸收后的溶液進(jìn)入步驟c后的洗滌槽中化漿洗滌，然后用板框過(guò)濾后的濾液回到吸收塔吸收HC1。
[0011]步驟a中的褐鐵礦粉末含量主要為Fe203、Ca0、Mg0、Al203、Si02等，燒失率為5%左右。步驟b酸浸反應(yīng)是將絕大多數(shù)的Fe浸出，SiO2基本在渣相，其他物質(zhì)部分浸出。步驟e中獲得的氯化鐵和氯化亞鐵等物質(zhì)進(jìn)行了水解反應(yīng)，上述兩個(gè)過(guò)程用反應(yīng)式可以通過(guò)以下方程式進(jìn)行表達(dá):
【權(quán)利要求】
1.一種低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，該工藝包括以下步驟: a.首先將褐鐵礦球磨至100目，作為酸浸的原料； b.將步驟a制備的褐鐵礦粉末進(jìn)入轉(zhuǎn)子計(jì)量秤中計(jì)量；將步驟g回收的28%-32%的鹽酸及步驟a制備的粉末進(jìn)入酸浸系統(tǒng)進(jìn)行酸浸；酸浸溫度65-90°C，鹽酸濃度，參與反應(yīng)的鹽酸量為理論量的110-130%，反應(yīng)時(shí)間為2 h以上； c.將步驟b得到液體產(chǎn)物進(jìn)行板框過(guò)濾，濾液進(jìn)入預(yù)濃縮器；濾餅進(jìn)行下一步的化漿洗滌，洗滌液來(lái)自尾氣洗滌塔塔底液體； d.進(jìn)入預(yù)濃縮器的溶液與水解后的高溫?zé)煔饨佑|，煙氣溫度在350-450°C，溶液被濃縮為原體積的15-30% ； e.將步驟d獲得的溶液進(jìn)入水解系統(tǒng)高溫水解，其中高溫水解所需的能源來(lái)自煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣，水解溫度為:爐底650-750°C，爐頂為350-450°C ； f.將步驟e產(chǎn)生的粉末及旋風(fēng)除塵回收的物料進(jìn)行收集，作為精鐵粉產(chǎn)品，氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器，溶液被濃縮進(jìn)行步驟d的操作，旋風(fēng)除塵的除塵率達(dá)到80%，占實(shí)際精鐵粉總量的 15% ； g.將步驟f產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)冷凝，冷凝后的液體混合進(jìn)入吸收塔中吸收，氣體進(jìn)入吸收塔中進(jìn)行鹽酸吸收，鹽酸濃度最終達(dá)到28-32% ; —級(jí)冷凝器的操作溫度為65-75°C，二級(jí)冷凝器的操作溫度為45-55°C，三級(jí)冷凝器的操作溫度為35_45°C ； h.吸收塔之后的氣體最后被補(bǔ)充水吸收，吸收后的溶液進(jìn)入步驟c的洗滌槽中化漿洗滌，然后用板框過(guò)濾后的濾液回到吸收塔吸收HC1，吸收液鹽酸濃度為1_3%，獲得鹽酸濃度為28-32% ;尾氣洗滌塔補(bǔ)充水的量為鹽酸量的25-35%，煙氣中HCl濃度達(dá)到5 PPm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中步驟a中球磨機(jī)將礦粉球磨至100目以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中所述的將28%-32%的鹽酸及步驟a制備的粉末進(jìn)入酸浸系統(tǒng)進(jìn)行酸浸；酸浸溫度65-90°C，鹽酸濃度，參與反應(yīng)的鹽酸量為理論量的110-130%,反應(yīng)時(shí)間為2 h以上；常壓操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中所述的進(jìn)入預(yù)濃縮器的溶液與水解后的高溫?zé)煔饨佑|，煙氣溫度在350-450°C，溶液被濃縮為原體積的 15-30% ； 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中所述的將步驟d獲得的溶液進(jìn)入水解系統(tǒng)高溫水解，其中高溫水解所需的能源來(lái)自煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣，水解溫度為:爐底650-750°C，爐頂為350-450°C ;其中煤氣只是作為燃料，可以為天然氣，高爐煤氣等其他燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中所述的一級(jí)冷凝器的操作溫度為65-75°C，二級(jí)冷凝器的操作溫度為45-55°C，三級(jí)冷凝器的操作溫度為35-45°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中所述的吸收液鹽酸濃度為1_3%，獲得鹽酸濃度為28-32% ;尾氣洗滌塔補(bǔ)充水的量為鹽酸量的25-35%，煙氣中HCl濃度達(dá)到5 PPm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝，其中獲得的精鐵粉中鐵含量大于65%，收率大于90%。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述低品位褐鐵礦濕法制備精鐵粉工藝的系統(tǒng)，本發(fā)明另一方面提供了一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括、球磨機(jī)、酸浸槽、酸浸出料泵、酸浸過(guò)濾機(jī)、煤氣發(fā)生爐、水解煅燒爐、螺旋輸送器、水解爐進(jìn)料泵、旋風(fēng)分離器、預(yù)濃縮器、空冷塔、一級(jí)冷凝器、一級(jí)分離罐、二級(jí)冷凝器、二級(jí)分離罐、三級(jí)冷凝器、三級(jí)分離罐、鹽酸吸收塔、鹽酸泵、廢氣風(fēng)機(jī)、尾氣洗滌塔、尾氣洗滌泵、化漿槽、洗滌漿液泵、洗滌過(guò)濾機(jī)；并且，所述的球磨機(jī)連接到酸浸槽的入口，酸浸槽的出口連接到酸浸出料泵的入口，酸浸出料泵的出口連接到酸浸過(guò)濾機(jī)的入口，酸浸過(guò)濾機(jī)的出口連接到預(yù)濃縮器入口，濾餅進(jìn)入化漿槽，煤進(jìn)入煤氣發(fā)生爐入口，所產(chǎn)的煤氣進(jìn)入水解煅燒爐底部燃燒，預(yù)濃縮器出口液體進(jìn)入水解煅燒爐頂部入口進(jìn)行噴霧煅燒，產(chǎn)生的固體產(chǎn)物進(jìn)入螺旋輸送器中收集精鐵粉，水解煅燒爐出口含塵的氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器中，獲得的粉塵也進(jìn)入螺旋輸送器中回收精鐵粉，氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器氣體入口，經(jīng)過(guò)預(yù)濃縮器降溫后的氣體進(jìn)入一級(jí)冷凝器中一級(jí)冷凝，冷凝后的氣液混合物進(jìn)入一級(jí)分離罐中分離，分離后的氣體進(jìn)入二級(jí)冷凝器入口，冷凝后的氣液混合物進(jìn)入二級(jí)分離罐中分離，分離后的氣體進(jìn)入三級(jí)冷凝器入口，冷凝后的氣液混合物進(jìn)入三級(jí)分離罐中分離，分離后的氣體進(jìn)入鹽酸吸收塔底部的氣體入口；一、二級(jí)、三級(jí)冷凝器的液體均進(jìn)入鹽酸吸收塔中作為吸收HCl的溶液；其中冷凝器的冷卻介質(zhì)來(lái)自空冷塔冷卻的循環(huán)水,從鹽酸吸收塔出來(lái)的氣體進(jìn)入廢氣風(fēng)機(jī)入口，液體進(jìn)入鹽酸泵入口 ；從鹽酸泵出口的鹽酸溶液進(jìn)入酸浸槽中參與酸浸反應(yīng)；從廢氣風(fēng)機(jī)出口的氣體進(jìn)入尾氣洗滌塔中吸收殘余的HCl氣體；接一部分補(bǔ)充水進(jìn)入尾氣洗滌塔中，獲得的溶液進(jìn)入尾氣洗滌泵入口，從尾氣洗滌泵出口化漿槽中殘余酸浸渣的洗滌，洗滌后的漿料進(jìn)入洗滌漿液泵，泵出口的液體進(jìn)入洗滌過(guò)濾機(jī)中排放洗滌好的酸浸渣，產(chǎn)生的濾液進(jìn)入鹽酸吸收塔參與鹽酸的吸收。`
【文檔編號(hào)】C22B1/00GK103451412SQ201310406122
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】王云山, 戴群 申請(qǐng)人:新疆藍(lán)天鎂業(yè)股份有限公司