一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，包括如下工藝步驟：步驟1：將高硅難選鐵礦石和增氧劑及炭塊按100:20～40:15～30的比例配料后混均；步驟2：混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050～1200℃下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為20～60min；步驟3：高溫還原物料冷卻后經(jīng)磁滑輪干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進(jìn)行磨礦和磁選，得到金屬化鐵粉。本發(fā)明通過在高硅難選鐵礦石中配加增氧劑，可使還原時(shí)間由60～120min縮短到20～60min，提高產(chǎn)能20%以上；可使還原溫度由1300℃以上降低到1050～1200℃，降低了直接還原的燃料消耗。
【專利說明】一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國(guó)鐵礦石的主要特點(diǎn)是“貧”、“細(xì)”、“雜”，平均鐵品位32%左右，比世界平均品位低11個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)，礦石中含有大量的娃酸鹽脈石礦物，且大量的礦物嵌布粒度在微米級(jí)別，為鐵礦石的磨選工藝帶來一定的困難，造成高硅難選鐵礦石資源的利用率較低，甚至個(gè)別礦種沒有得到有效利用。
[0003]高硅難選鐵礦石中鐵含量為28~35%、硅含量為20~48%，礦物嵌布粒度較細(xì)。采用常規(guī)的磁選工藝存在著鐵精礦品位較低的問題，采用常規(guī)的磁化焙燒-磁選工藝也很難使硅含量得到較大下降，其它常規(guī)選礦工藝處置后同樣都存在著選別指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性差的問題。對(duì)于高硅難選鐵礦石，目前大都通過直接還原工藝進(jìn)行處理，根據(jù)其主要含有Fe2O3和Fe3O4的特點(diǎn)，以煤基高溫焙燒方式通過Fe2O3 — Fe3O4 — FeO — Fe或Fe3O4 — FeO — Fe的路徑進(jìn)行還原。
[0004]在用碳還原過程中，由于固體顆粒之間的不完全接觸，固-固直接還原程度較小，其主要還原形式為碳?xì)饣笊傻腃O與固體礦石之間發(fā)生的間接還原，但從鐵氧化物和碳直接接觸產(chǎn)生的CO含量有限，而且高硅難選鐵礦石中鐵氧化物含量較低，固定碳與鐵氧化物還原反應(yīng)生成的CO2濃度較低，造成碳?xì)饣磻?yīng)速度較低，從而使還原介質(zhì)中CO濃度達(dá)不到55%以上，影響了鐵礦石的還原過程。因此，通過傳統(tǒng)的直接還原工藝需要較高的焙燒溫度和較長(zhǎng)的還原焙燒時(shí)間，使得常規(guī)直接還原方法成本較高、資源利用率低，同時(shí)存在產(chǎn)品硅含量較高的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，以降低高硅難選鐵礦石還原溫度，縮短還原時(shí)間，降低產(chǎn)品硅含量。
[0006]為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，包括如下工藝步驟:
步驟1:將高硅難選鐵礦石和增氧劑及粒度為3~8mm的炭塊按100:20~40:15~30的比例配料后混均；
步驟2:混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為20~60min ；
步驟3:高溫還原物料冷卻后經(jīng)磁滑輪干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進(jìn)行磨礦和磁選，磨礦粒度控制在-200目占80%以上，得到金屬化鐵粉。
[0007]進(jìn)一步地,步驟I中，所述增氧劑為粒度為8~16mm的石灰石。
[0008]進(jìn)一步地，步驟I中，所述炭塊優(yōu)選為蘭炭炭塊。
[0009]進(jìn)一步地，將非磁性物料進(jìn)行粒度分級(jí)，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結(jié)工序使用。
[0010]—種2~8_的高娃難選鐵礦石增氧直接還原的方法，包括如下工藝步驟:
步驟I中，將粒度為2~8_的高硅難選鐵礦石塊礦和粒度為8~16_石灰石及粒度
為3~8_的炭塊按100:20~30:15~25的比例配料后混勻；
步驟2中，混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為30~50min。 [0011]—種8~16_高娃難選鐵礦石增氧直接還原的方法，包括如下工藝步驟:
步驟I中，將粒度為8~16_的高硅難選鐵礦石塊礦和粒度為8~16_石灰石及粒度為3~8mm的炭塊按100:30~40:20~30的比例配料后混勻；
步驟2中，混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為40~60min。
[0012]一種O~2_的高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，包括如下工藝步驟:
步驟1:將粒度為O~2_的高硅難選鐵礦石粉礦進(jìn)行磨礦和強(qiáng)磁選富集，得到富集鐵
料，磨礦粒度控制在-200目占80%以上；
步驟2:將富集鐵料、膨潤(rùn)土和硼砂按100:2.0~5.0:0.6~1.0的比例配料后混勻；步驟3:步驟2混勻后的物料經(jīng)潤(rùn)磨、造球、篩分、干燥后得到粒度為8~16_nm的球團(tuán)礦，將球團(tuán)礦與粒度為8~16mm的石灰石及粒度為3~8mm的炭塊按100:20~30:15~25比例配料后混勻；
步驟4:步驟3混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為20~40min ；
步驟5:高溫還原物料冷卻后進(jìn)行干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進(jìn)行磨礦和磁選，磨礦粒度控制為-200目占80%以上，得到金屬化鐵粉。
[0013]本發(fā)明的主要反應(yīng)原理如下:
6Fe203 (s) +C (s) -* 4Fe304 (s) +CO2 (g)(I)
3Fe203(s)+C(s) — 2Fe304 (s)+C0(g)(2)
3Fe203 (s) +CO (g) — 2Fe304 (s) +CO2 (g)(3)
Fe3O4(s) +CO(g) — 3Fe0(s) +CO2 (g)(4)
2Fe0 (s) +2C (s) -* 2Fe (s) +2C0 (g)(5)
2Fe0 (s) +C (s) -* 2Fe (s) +CO2 (g)(6)
FeO(s)+ CO(g) — Fe (s)+CO2 (g)(7)
CaCO3(S) — CaO (s)+CO2 (g)(8)
CO2 (g)+C (s) - 2C0(g)(9)
針對(duì)鐵氧化物直接還原過程受碳的氣化反應(yīng)控制的原理，為強(qiáng)化碳的氣化反應(yīng)速度，本發(fā)明采用了石灰石作為增氧劑，石灰石受熱分解產(chǎn)生C02，CO2與C反應(yīng)產(chǎn)生了大量的CO，為FeO直接還原提供了充足的還原氣體，使還原反應(yīng)快速進(jìn)行。同時(shí)，由于石灰石在900~1200°C可快速分解，此溫度區(qū)間也是FeO轉(zhuǎn)變?yōu)镕e溫度點(diǎn)。FeO在900~1200°C獲得了大量的還原氣體CO，還原介質(zhì)(指CO)濃度達(dá)到60%以上，使FeO的還原時(shí)間由60~120min縮短為20~60min，還原溫度由1300°C以上降低到1050~1200°C (為了提高還原反應(yīng)的速度和縮短反應(yīng)時(shí)間，本發(fā)明選擇了 1050~1200°C這個(gè)溫度范圍，而未將最低反應(yīng)溫度設(shè)置在900°C)，使高硅難選鐵礦石直接還原的成本降低，產(chǎn)能提高。同時(shí)，針對(duì)高硅難選鐵礦石中硅含量高、鐵含量低的特點(diǎn)，采用增氧直接還原一磨礦一磁選工藝處置后，鐵粉中硅的含量可降低到15%以下。
[0014]另外，本發(fā)明中石灰石(CaCO3)受熱分解產(chǎn)生的生石灰(CaO)可有效起到調(diào)堿脫硫的作用。調(diào)堿是指調(diào)整物料堿度，主要是調(diào)整Ca0/Si02比，因?yàn)镃aO(S)易于與SiO2(S)結(jié)合，在還原過程中可使渣鐵進(jìn)行有效分離，使鐵氧化物易于被還原；脫硫主要是指CaO在還原過程中與游離的S生成CaS，然后進(jìn)入渣中，起到脫硫作用。
[0015]再次，本發(fā)明選用蘭炭原因在于:(1)固定碳含量高，達(dá)到70%以上，通過C的氣化反應(yīng)能產(chǎn)生大量的CO。(2)價(jià)格便宜(約380元/噸)，可作為一種經(jīng)濟(jì)的還原劑，價(jià)格遠(yuǎn)低于焦炭，甚至低于大部分優(yōu)質(zhì)煤粉。
[0016]蘭炭成分如下表所示:_
【權(quán)利要求】
1.一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟1:將高硅難選鐵礦石和增氧劑及粒度為3~8mm的炭塊按100:20~40:15~30的比例配料后混均； 步驟2:混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為20~60min ； 步驟3:高溫還原物料冷卻后經(jīng)磁滑輪干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進(jìn)行磨礦和磁選，磨礦粒度控制在-200目占80%以上，得到金屬化鐵粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟I中，所述增氧劑為粒度為8~16_的石灰石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟I中，將粒度為2~8_的高硅難選鐵礦石塊礦和粒度為8~16_石灰石及粒度為3~8_的炭塊按100:20~30:15~25的比例配料后混勻； 步驟2中，混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為30~50min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟I中，將粒度為8~16_的高硅難選鐵礦石塊礦和粒度為8~16_石灰石及粒度為3~8mm的炭塊按100:30~40:20~30的比例配料后混勻； 步驟2中，混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為40~60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟1:將粒度為O~2_的高硅難選鐵礦石粉礦進(jìn)行磨礦和強(qiáng)磁選富集，得到富集鐵料，磨礦粒度控制在-200目占80%以上； 步驟2:將富集鐵料、膨潤(rùn)土和硼砂按100:2.0~5.0:0.6~1.0的比例配料后混勻； 步驟3:步驟2混勻后的物料經(jīng)潤(rùn)磨、造球、篩分、干燥后得到粒度為8~16_nm的球團(tuán)礦，將球團(tuán)礦與粒度為8~16mm的石灰石及粒度為3~8mm的炭塊按100:20~30:15~25比例配料后混勻； 步驟4:步驟3混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在1050~1200°C下進(jìn)行焙燒還原，還原時(shí)間控制為20~40min ； 步驟5:高溫還原物料冷卻后進(jìn)行干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進(jìn)行磨礦和磁選，磨礦粒度控制為-200目占80%以上，得到金屬化鐵粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟I中，所述炭塊優(yōu)選為蘭炭炭塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硅難選鐵礦石增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟3中，將非磁性物料進(jìn)行粒度分級(jí)，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結(jié)工序使用。
【文檔編號(hào)】C22B1/02GK103589858SQ201310475049
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王明華, 權(quán)芳民, 雷鵬飛, 展仁禮, 張志剛, 張彥榮, 王建平, 田改霞 申請(qǐng)人:酒泉鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司