一種鮞狀高磷赤鐵礦的處理方法及其專用系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及一種鮞狀高磷赤鐵礦的處理方法，本發(fā)明進一步涉及實現(xiàn)該處理方法的專用系統(tǒng)，屬于鮞狀高磷赤鐵礦的綜合利用領域。

背景技術：

中國鐵礦石的主要特點是貧、細和雜，平均鐵品位為32％，其中大部分的鐵礦石需要進行選礦處理。中國有30億噸鮞狀高磷赤鐵礦，這種鐵礦石含P高(0.4-1.0％)、品位一般在35％-50％之間，氧化鐵晶粒嵌布粒度細(1-3μm)，選別分離相當困難，因而未得到有效開采利用。

鮞狀高磷赤鐵礦具有鮞狀結(jié)構(gòu)，赤鐵礦呈鱗片狀、纖維狀與脈石礦物混雜繁狀嵌布，礦石中的磷賦存于膠磷礦中，并與富含氧化鐵的鮞綠泥石混雜在一起，形成同心層狀相間的鮞粒結(jié)構(gòu)；若不改變鐵的賦存狀態(tài)，鐵就無法精選富集，磷也無法有效剔除。由于其礦物結(jié)構(gòu)特點，鮞狀赤鐵礦的選礦難度很大，脫磷難，處理能力低。目前國內(nèi)已對鮞狀赤鐵礦進行了大量的強磁一反浮選、強磁一重選、浮選、反浮選及高梯度磁選等選礦實驗，但是都難以獲得較好的選別指標。

中國專利申請?zhí)枮镃N201010033784.X的發(fā)明專利提供了一種高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素物理解離的方法，具體包括以下步驟：將高磷赤鐵礦粗磨、篩分、烘干后使用高速氣流磨技術進行超細磨，將普通粒度80～200目的高磷赤鐵礦細磨至平均粒度為2μm的超細粒度，細磨后的高磷赤鐵礦粒徑分布范圍是102nm～104nm，使磷元素、鐵元素解離。該發(fā)明專利實施原料需進行超細磨，條件要求嚴格不宜大規(guī)模生產(chǎn)，并且實際情況磷元素、鐵元素分離不充分。

中國專利申請?zhí)枮镃N200610124741.6的發(fā)明專利提供了一種鮞狀高磷赤鐵礦的選礦方法，具體包括以下步驟：按重量百分含量將80～99％的破碎后的鮞狀高磷赤鐵礦、1～20％的還原劑煤粉裝入豎爐或者回轉(zhuǎn)窯進行焙燒，焙燒溫度為700～1050℃，焙燒時間為0.5～2.5h，密封冷卻到室溫。再將焙燒礦經(jīng)破碎、磨碎后進行弱磁選。然后將磁選獲得的粗精礦調(diào)整pH值至8～12，加入鐵礦抑制劑磺化淀粉0.5～3.0kg/t，加入活化劑0.2～2.0kg/t，最后加入捕收劑0.2～3.0kg/t進行反浮選。該方法所存在的主要缺陷如下：

1.該發(fā)明處理鮞狀高磷赤鐵礦工藝復雜，處理效率低。

2.原料焙燒采用回轉(zhuǎn)窯，還原溫度低、熱損失大且窯內(nèi)易結(jié)圈，焙燒處理時間較長，最長需2.5小時。

隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鐵礦資源消耗速率很快，富礦越來越少，亟待需要開發(fā)一種高效處理鮞狀高磷赤鐵礦的方法，提高脫磷效率，增大處理能力。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是解決現(xiàn)有的鮞狀高磷赤鐵礦處理方法所存在的脫磷困難，處理能力低、生產(chǎn)成本高等問題，提供一種新的鮞狀高磷赤鐵礦的處理方法，該方法通過控制原料中還原煤及電石渣配比，調(diào)整原料堿度，改善轉(zhuǎn)底爐內(nèi)布料方式，有效降低生產(chǎn)過程能耗，提高設備利用率，增大產(chǎn)能，降低成產(chǎn)成本。

本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種鮞狀高磷赤鐵礦的處理方法，包括以下步驟：

(1)低配煤量球團的制備：將鮞狀高磷赤鐵礦、還原煤和電石渣混合均勻得到混合料，將混合料造球，得到低配煤量球團；所得到的低配煤量球團中，鮞狀高磷赤鐵礦和還原煤的質(zhì)量比為100：(15-30)，電石渣在混合料中的配入量控制在使混合料中CaO/SiO₂的質(zhì)量比在0.3-0.6。

高配煤量球團的制備：將鮞狀高磷赤鐵礦、還原煤和電石渣混合均勻得到混合料，將混合料造球，得到高配煤量球團；所得到的高配煤量球團中，鮞狀高磷赤鐵礦和還原煤的質(zhì)量比為100：(18-38)，電石渣在混合料中的配入量控制在使混合料中CaO/SiO₂的質(zhì)量比在0.3-0.6。

其中，高配煤量球團中還原煤與鮞狀高磷赤鐵礦的用量配比高于低配煤量球團中還原煤與鮞狀高磷赤鐵礦的用量配比；

(2)將低配煤量球團和高配煤量球團干燥后步入轉(zhuǎn)底爐進行還原焙燒處理，得到金屬化球團；

(3)金屬化球團進行水淬、磨選后得到金屬鐵粉和尾渣；

(4)將金屬鐵粉進行二次磨選處理得到鐵精粉和二次尾渣。

為了達到更好的技術效果，步驟(1)中優(yōu)選將鮞狀高磷赤鐵礦、還原煤和電石渣分別烘干、磨細、篩分后再混合均勻得到混合料，將混合料造球，分別得到低配煤量球團或高配煤量球團。

所述電石渣中氫氧化鈣的含量大于或等于50wt％。

電石渣中所含CaOH₂經(jīng)加熱分解后的到CaO，CaO參與反應的機理如下式所示：

Fe₂SiO₄(s)+2CaO(s)+2C(s)→2Fe(s)+Ca₂SiO₄(s)+2CO(g)

物料中CaO可從鮞狀高磷赤鐵礦中部分含鐵復雜氧化物中置換出自由狀態(tài)的FeO，促使含鐵復雜氧化物的分解，提高鐵氧化物的活度，在碳質(zhì)還原劑左右下使DRI的金屬化程度顯著增加。同時，從礦石中礦物的組成特點來看，加入CaO能夠與鮞粒中嵌布的SiO₂發(fā)生反應，達到加速鮞粒破解、促進C或CO與礦中含鐵氧化物充分反應的目的。電石渣在混合料中的配入量控制在使混合料中CaO/SiO₂的質(zhì)量比在0.3-0.6。當堿度較低時起不到上述效果，不能高效處理鮞狀高磷赤鐵礦，當堿度過高時由于礦物物理結(jié)構(gòu)變化導致產(chǎn)品指標鐵的品位和回收率有所下降，所以應控制適宜的堿度范圍。

本發(fā)明通過配入電石渣控制配料的二元堿度在0.3-0.6范圍內(nèi)，利于還原反應充分進行，提高金屬化球團的鐵還原率。因為電石渣中CaO可從原料中部分含鐵復雜氧化物中置換出自由狀態(tài)的FeO，促使含鐵復雜氧化物的分解，提高鐵氧化物的活度，使DRI的金屬化程度顯著增加。同時，從礦石中礦物的組成特點來看，加入CaO能夠與鮞粒中嵌布的SiO₂發(fā)生反應，達到加速鮞粒破解、促進C或CO與礦中含鐵氧化物充分反應的目的。但當堿度過高時由于礦物物理結(jié)構(gòu)變化導致產(chǎn)品指標鐵的品位和回收率有所下降，應控制適宜的堿度范圍。

所述還原煤是焦煤、褐煤或者無煙煤中的任何一種或者一種以上按照任意比例組成的混合物。

步驟(2)中在所述轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒。轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)產(chǎn)能低的一個重要限制因素就是布料厚度低，當爐內(nèi)布料厚度較高時會導致爐內(nèi)底層物料還原不充分，影響生產(chǎn)指標。本發(fā)明通過改善原料配比及布料方式，可實現(xiàn)在不影響產(chǎn)品生產(chǎn)指標的前提下提高爐內(nèi)料層厚度，料層厚度可提高3-5倍，相應生產(chǎn)產(chǎn)能可提高3-5倍，進而改善轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)效率及產(chǎn)能。

本發(fā)明采用厚料層布料方式，底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團；在還原焙燒過程中由于上層球團碳含量高，減少因碳燒損而導致上層球團還原不充分，同時碳氧化又可提高物料溫度，縮短反應時間；底層球團碳含量高，碳氧化時可提高底層球團溫度且產(chǎn)生還原性氣體，有效控制爐內(nèi)還原氣氛防止還原金屬再氧化，實現(xiàn)爐內(nèi)多層球團同步還原，金屬球團還原充分，利于后續(xù)有價金屬分離，厚料層操作可以有效提高轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)效率及產(chǎn)能。

本發(fā)明通過將焙燒-磨礦-一次磨選后得到的金屬鐵粉再經(jīng)過二次磨選進一步降低鐵粉中的磷含量，提高鮞狀高磷赤鐵礦磷脫除率。

本發(fā)明中所述的還原焙燒條件優(yōu)選為：還原焙燒溫度為1100℃～1300℃，還原焙燒時間為20min～40min。

本發(fā)明進一步提供了一種實現(xiàn)上述述任何一項處理方法的專用系統(tǒng)，該專用系統(tǒng)由原料處理系統(tǒng)、成球系統(tǒng)、還原焙燒系統(tǒng)、磨選系統(tǒng)和酸浸處理系統(tǒng)組成；其中，所述原料處理系統(tǒng)具有鮞狀高磷出鐵礦入口、還原煤入口、電石渣入口及混合料出口；所述成球系統(tǒng)具有混合料入口及干燥球團出口，所述混合料入口與原料處理系統(tǒng)混合料出口相連；所述還原焙燒系統(tǒng)具有球團入口和金屬化球團出口，所述球團入口與所述成球系統(tǒng)干燥球團出口相連；所述一次磨選系統(tǒng)具有金屬化球團入口、金屬鐵粉出口及一次尾渣出口；所述二次磨選系統(tǒng)具有金屬鐵粉入口、鐵精粉出口和二次尾渣出口，所述金屬鐵粉入口與所述一次磨選系統(tǒng)金屬鐵粉出口相連。

本發(fā)明方法通過控制原料中還原煤及電石渣配比，調(diào)整原料堿度，改善轉(zhuǎn)底爐內(nèi)布料方式，有效降低生產(chǎn)過程能耗，提高設備利用率，增大產(chǎn)能，降低成產(chǎn)成本。本發(fā)明既有效的利用了電石渣固廢又達到較好的脫磷效果，金屬鐵粉中鐵回收率達92.31％，脫磷率大于90％，解決了鮞狀高磷赤鐵礦脫磷困難，處理能力低的問題，實現(xiàn)鮞狀高磷赤鐵礦的高效利用。

本發(fā)明技術方案的主要有益效果：

1.通過配入電石渣控制配料的二元堿度，將鮞狀高磷赤鐵礦通過加熱還原，使鐵礦還原成金屬鐵聚集長大，通過一次細磨磁選后可有效將金屬鐵粉和含磷的脈石分離，既有效的利用了電石渣固廢又達到較好的脫磷效果，將金屬鐵粉進行二次磨選有效提高脫磷率大于90％。

2.采用不同配碳量球團且分層布料，實現(xiàn)爐內(nèi)多層球團同步還原，使金屬球團還原充分，經(jīng)兩次磨選處理得到鐵精粉和尾渣。

3.多層布料可提高爐內(nèi)布料厚度，可有效提高設備利用率，在保證產(chǎn)品指標合格的前提下產(chǎn)能大大提高，比傳統(tǒng)方法產(chǎn)能提高3-5倍。

附圖說明

圖1本發(fā)明的鮞狀高磷赤鐵礦的處理方法的工藝流程圖。

圖2實現(xiàn)本發(fā)明處理方法的專用系統(tǒng)圖的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

實施例1

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶15的質(zhì)量比例并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.3，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶24的質(zhì)量比例，并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.3，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1100℃，時間20分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得鐵精粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率達90％，其中鐵精粉中鐵回收率達88.65％。

實施例2

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶20的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.4，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶還褐煤＝100∶27的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.4，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1250℃，時間30分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率達92％，其中鐵精粉中鐵回收率達91.52％。

實施例3

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶無煙煤＝100∶30的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.6，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶無煙煤＝100∶36的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.6，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1300℃，時間40分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率達93％，其中鐵精粉中鐵回收率達92.31％。

實施例4

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶15的質(zhì)量比例并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.6，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶18的質(zhì)量比例，并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.6，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1100℃，時間20分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率達91％，其中鐵精粉中鐵回收率達90.57％。

實施例5

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶30的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.5，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶28的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.5，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1250℃，時間30分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率達93％，其中鐵精粉中鐵回收率達91.68％。

對比實施例1

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶15的質(zhì)量比例并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.2，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶焦煤＝100∶24的質(zhì)量比例，并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.2，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1100℃，時間20分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率為81％，其中鐵精粉中鐵回收率為83.24％。

對比實施例2

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶20的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.7，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶27的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.7，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1250℃，時間30分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率為83％，其中鐵精粉中鐵回收率達85.12％。

對比實施例3

某地含TFe42.66％，含P 0.22％的鮞狀高磷赤鐵礦；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶30的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.7，混合料混勻后制出低配煤量球團；按照鮞狀高磷赤鐵礦∶褐煤＝100∶28的質(zhì)量比例混合并配入電石渣控制混合料的二元堿度為0.7，混合料混勻后制出高配煤量球團；將配制的低配煤量球團和高配煤量球團經(jīng)干燥后，沿著遠離所述轉(zhuǎn)底爐的旋轉(zhuǎn)爐底方向上底層和頂層為高配煤量球團，中間層為低配煤量球團的布料方式將球團布入轉(zhuǎn)底爐的物料區(qū)中進行還原焙燒，還原焙燒溫度1250℃，時間30分鐘后，所得金屬化球團水淬后經(jīng)兩次磨選處理從而可以分別獲得金屬鐵粉和尾渣實現(xiàn)鐵、磷分離，脫磷率為85％，其中鐵精粉中鐵回收率為87.44％。

參見圖2，本發(fā)明所提供的一種實現(xiàn)上處理方法的專用系統(tǒng)，由原料處理系統(tǒng)S100、成球系統(tǒng)S200、還原焙燒系統(tǒng)S300、磨選系統(tǒng)S400和酸浸處理系統(tǒng)S500組成；其中，所述原料處理系統(tǒng)S100具有鮞狀高磷出鐵礦入口101、還原煤入口102、電石渣入口103及混合料出口104；所述成球系統(tǒng)S200具有混合料入口201及干燥球團出口202，所述混合料入口與原料處理系統(tǒng)混合料出口相連；所述還原焙燒系統(tǒng)S300具有球團入口301和金屬化球團出口302，所述球團入口與所述成球系統(tǒng)干燥球團出口相連；所述一次磨選系統(tǒng)S400具有金屬化球團入口401、金屬鐵粉出口402及一次尾渣出口403；所述二次磨選系統(tǒng)S500具有金屬鐵粉入口501、鐵精粉出口502和二次尾渣出口503，所述金屬鐵粉入口與所述一次磨選系統(tǒng)金屬鐵粉出口相連。

所述原料處理系統(tǒng)S100包括烘干設備、磨細設備、篩分設備及混合設備；

所述造球系統(tǒng)S200包括成球設備以及干燥設備；

所述的還原焙燒系統(tǒng)S300包括轉(zhuǎn)底爐及其配套附屬系統(tǒng)；

所述一次磨選系統(tǒng)S400包括水淬、磨礦、磁選過濾設備；

所述二次磨選系統(tǒng)S500包括磨礦、磁選、過濾等設備。