專利名稱：：一種高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于有價資源低碳分離提取
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種高磷赤鐵礦超細(xì)磨后，采用流態(tài)化技術(shù)使磷元素和鐵元素不經(jīng)熔化的物理分離方法。
背景技術(shù)：
：含磷約達(dá)1%左右的高磷赤鐵礦資源約占鐵礦石總儲量的18%左右，是有重大開發(fā)價值的資源，然而使用高磷赤鐵礦為原料，其工藝性能不適合現(xiàn)行的球團/燒結(jié)——高爐煉鐵工藝流程，按現(xiàn)行的鋼鐵冶金工藝不能以可行的經(jīng)濟代價大規(guī)模獲得質(zhì)量合格的鋼材。高磷赤鐵礦的開發(fā)利用是國內(nèi)外專家做了大量的工作而多年來懸而未解的難題，世界各國都在進(jìn)行試驗研究，努力尋求新突破。針對不同性質(zhì)的高磷鐵礦石，國內(nèi)外進(jìn)行了長期、深入的工藝研究。目前，高磷鐵礦石的降磷方法主要有選礦方法、化學(xué)方法、微生物方法等。特別是在反浮選脫磷方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入地研究，取得了一些進(jìn)展。總而言之，現(xiàn)有各種方法，均存在鐵精礦中鐵品位富集有限、脫磷率低、分選效果不佳等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是力圖在高爐煉鐵工序之前，在非熔融狀態(tài)下實現(xiàn)高磷赤鐵礦中鐵元素與磷元素的分離及分別富集，避免在熔融狀態(tài)進(jìn)行分離過程中有害雜質(zhì)被還原溶于鐵熔體中?！N高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離方法，其特征是采用高速氣流磨技術(shù)將普通細(xì)粒度80200目的赤鐵礦粉磨至平均粒度為2iim、粒徑分布范圍為102104nm的超細(xì)粒度，實現(xiàn)鐵元素與磷、硫等雜質(zhì)元素的初步解離。進(jìn)一步設(shè)計并制作超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素、鐵元素流態(tài)化分離裝置，進(jìn)行流態(tài)化分離，流態(tài)化分離過程的參數(shù)控制為(1)超細(xì)赤鐵礦粉顆粒粒徑分布范圍為102nm104nm;(2)分選氣體流速為0.0600.250m/s;(3)分選時間為3060min。如上所述赤鐵礦粉高速氣流磨技術(shù)是將赤鐵礦粗磨、篩分、烘干后使用超級渦流磨進(jìn)行超細(xì)磨，礦粉超細(xì)磨過程中，參數(shù)控制如下(1)研磨氣體壓力>0.6MPa;(2)分選機轉(zhuǎn)速50005500r/min。—種與上述工藝配套使用的超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素、鐵元素流態(tài)化分離裝置，如附圖1所示，主要包括1礦粉，2分離裝置，3富鐵物料，4收集裝置，5富磷物料；對于上述超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素、鐵元素流態(tài)化分離過程，分選氣體由氮氣源提供，氣體攜帶礦粉沿切線方向進(jìn)入分離裝置，調(diào)整流體流速，使其大于富P顆粒的懸浮終端速度而低于富Fe顆粒的懸浮終端速度，使得較輕富P顆粒被帶出分離裝置進(jìn)入收集裝置；而較重富Fe顆粒繼續(xù)在分離裝置內(nèi)保持流態(tài)化狀態(tài)，不被帶出，最終實現(xiàn)Fe、P顆粒的分別富集。不同的細(xì)磨程度會造成礦粉顆粒不同的粒度分布以及磷元素、鐵元素不同的解離情況，可根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的要求確定相應(yīng)的分選速度，并串聯(lián)多個分離裝置，進(jìn)行逐級分離。本發(fā)明基于富鐵物料與富磷物料密度的不同F(xiàn)e203的密度為4.905.30g/cm3，而磷灰石(Ca5[P04]3(F，0H))的密度為3.163.22g/cm3，兩者相差1.551.65倍?；瘜W(xué)分析表明一般高磷赤鐵礦中鐵與磷元素的質(zhì)量比約為40:1，則摩爾比約為23:l，因此，鐵元素與磷元素之間不可能全部形成化學(xué)結(jié)合，進(jìn)而使用電子顯微探針技術(shù)觀察，發(fā)現(xiàn)在礦中鐵元素與磷元素之間并非對應(yīng)均勻的分布，因而認(rèn)為采用高速氣流磨技術(shù)將高磷赤鐵礦細(xì)磨至超細(xì)粒度實現(xiàn)鐵元素和磷元素適當(dāng)解離，進(jìn)而使用流態(tài)化方法，利用氣體的粘性力和浮力平衡重力使礦粉處于流態(tài)化狀態(tài)和氣力輸送狀態(tài)，通過精細(xì)調(diào)節(jié)氣體流速以實現(xiàn)鐵、磷顆粒的分離和分別富集，分別獲得富鐵物料和富磷物料。本發(fā)明優(yōu)點是采用超細(xì)磨的方法實現(xiàn)高磷赤鐵礦中磷元素、鐵元素的物理解離，在高爐煉鐵工序之前，在非熔融狀態(tài)下采用流態(tài)化方法實現(xiàn)高磷赤鐵礦中鐵元素與磷元素的分離、分別富集，分別獲得富鐵物質(zhì)和富磷物質(zhì)，避免在熔分過程中有害雜質(zhì)被還原溶于鐵熔體中。本發(fā)明技術(shù)無添加、無排放，過程溫度低，符合清潔生產(chǎn)、低碳經(jīng)濟的要求。圖1為本發(fā)明設(shè)計的高磷赤鐵礦磷元素、鐵元素流態(tài)化分離裝置示意圖注圖中1礦粉，2分離裝置，3富鐵物料，4收集裝置，5富磷物料圖2為超細(xì)磨后高磷赤鐵礦的粒度分布情況(平均粒徑2.924iim)注圖中q為粒度分布；Q為累積分布圖3為超細(xì)赤鐵礦粉流態(tài)化冷態(tài)實驗裝置示意圖注圖中6氮氣源，7減壓閥，8流量計，9風(fēng)室，10氣體分布器，11礦粉料層，12U型管測壓計。具體實施內(nèi)容按照本發(fā)明將湖北恩施某地高磷赤鐵礦(TFe=42.8%，P=0.86%)粗磨、篩分、烘干后采用高速氣流磨技術(shù)對其進(jìn)行超細(xì)磨，細(xì)磨過程中研磨氣體壓力控制在>0.6MPa、分選機轉(zhuǎn)速控制在50005500r/min;而后分別使用激光衍射散射式粒度分布測定儀和電鏡激光衍射分析對超細(xì)磨后的高磷赤鐵礦粉的粒度以及不同礦粉顆粒中鐵元素、磷元素含量進(jìn)行測定，結(jié)果表明采用高速氣流磨技術(shù)對高磷赤鐵礦進(jìn)行超細(xì)磨，獲得了平均粒度為2iim，粒徑分布范圍是102nm104nm的超細(xì)鐵礦粉，其中磷元素、鐵元素解離程度較高的超細(xì)礦粉顆粒，分別如表1及附圖2所示。表1為超細(xì)磨后高磷赤鐵礦粉磷元素、鐵元素的解離情況<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表l可以看出，僅顆粒1、2、3、6檢測到磷含量，最高為11.83%，對應(yīng)鐵含量為16.73%;其余顆粒未檢測到磷含量，說明高磷赤鐵礦超細(xì)磨后磷元素、鐵元素解離程度較高，可分別用于生產(chǎn)富磷及富鐵物質(zhì)。為了得到富磷及富鐵物質(zhì)，本發(fā)明設(shè)計、制造了實驗室規(guī)模的流態(tài)化裝置，如附圖3所示，對超細(xì)礦粉的流態(tài)化特征進(jìn)行了實驗研究，實驗結(jié)果如表2所列，表明超細(xì)赤鐵礦粉的流態(tài)化特征與O.0740.154mm(100200目)的常規(guī)粒度赤鐵礦粉流態(tài)化特征不同溝流一有時形成節(jié)涌一崩裂(崩裂速度遠(yuǎn)超過理論初始流化速度臨界值)一聚團流化。冷態(tài)流態(tài)化實驗的工藝參數(shù)為氮氣密度PN2=1.14kg/m3;氣體粘度iiN2=1.8X10—5Pas(kg/ms);赤鐵礦粉密度P礦=5300kg/m3;礦粉粒度0.125-0.154mm、0.105-0.125mm、0.098-0.105mm、0.090-0.098mm、0.074-0.090mm、<0.074mm、2iim;流化床裝置長1100mm;內(nèi)徑d50mm;壁厚10mm;連接管外徑10mm。表2為超細(xì)赤鐵礦粉冷態(tài)流態(tài)化實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例一在流態(tài)化實驗基礎(chǔ)上，按照附圖3裝置進(jìn)行流態(tài)化分離實驗，設(shè)計分選速度為O.1270.170m/s，分選時間為3060min，分別獲得了P二0.7X左右、Fe=45%左右的富鐵物料，其中P品位降低了18.6%、Fe品位提高了5.1%;同時獲得了P=1.0%左右、Fe=40%左右的富磷物料，其中P品位提高了16.3%、Fe品位降低了6.5%。實施例二在附圖3裝置的基礎(chǔ)上串聯(lián)2級分離裝置進(jìn)行流態(tài)化分離實驗，設(shè)計1級分選速度為0.1700.250m/s，2級分選速度為0.0850.127m/s，分選時間為3060min，分別獲得了P=0.05%左右、Fe=60.1%左右的富鐵物料，其中P品位降低了94.2%、Fe品位提高了40.4%;同時獲得了P二1.93X左右、Fe二19.9%左右的富磷物料，其中P品位提高了124%、Fe品位降低了53.5%。權(quán)利要求一種高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離方法及裝置，其特征是采用高速氣流磨技術(shù)將普通細(xì)粒度80～200目的赤鐵礦粉磨至平均粒度為2μm、粒徑分布范圍為102～104nm的超細(xì)粒度，實現(xiàn)鐵元素與磷、硫等雜質(zhì)元素的初步解離；進(jìn)一步設(shè)計并制作超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離裝置，進(jìn)行流態(tài)化分離；其中赤鐵礦粉高速氣流磨技術(shù)是將赤鐵礦粗磨、篩分、烘干后使用超級渦流磨進(jìn)行超細(xì)磨，礦粉超細(xì)磨過程中，參數(shù)控制如下(1)研磨氣體壓力＞0.6MPa；(2)分選機轉(zhuǎn)速5000～5500r/min；超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離裝置包括礦粉(1)、分離裝置(2)、富鐵物料(3)、收集裝置(4)和富磷物料(5)；高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離過程為分選氣體由氮氣源提供，氣體攜帶礦粉沿切線方向進(jìn)入分離裝置，調(diào)整流體流速，使流速大于富P顆粒的懸浮終端速度而低于富Fe顆粒的懸浮終端速度，使得較輕富P顆粒被帶出分離裝置進(jìn)入收集裝置；而較重富Fe顆粒繼續(xù)在分離裝置內(nèi)保持流態(tài)化狀態(tài)，不被帶出，最終實現(xiàn)Fe、P顆粒的分別富集；不同的細(xì)磨程度會造成礦粉顆粒不同的粒度分布以及磷元素和鐵元素不同的解離情況，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的要求確定相應(yīng)的分選速度，并串聯(lián)多個分離裝置，進(jìn)行逐級分離；流態(tài)化分離過程的參數(shù)控制為(1)超細(xì)赤鐵礦粉顆粒粒徑分布范圍為102nm～104nm；(2)分選氣體流速為0.060～0.250m/s；(3)分選時間為30～60min。全文摘要本發(fā)明屬于有價資源低碳分離提取
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種高磷赤鐵礦中磷元素和鐵元素流態(tài)化分離方法及裝置。其特征是采用高速氣流磨技術(shù)將常規(guī)80～200目細(xì)粒度的赤鐵礦粉磨至平均粒度為2μm的超細(xì)粒度，細(xì)磨后的高磷赤鐵礦粒徑分布范圍是102nm～104nm，磷元素、鐵元素解離程度較高。進(jìn)一步設(shè)計并制作超細(xì)高磷赤鐵礦中磷元素、鐵元素流態(tài)化分離裝置，進(jìn)行流態(tài)化分離。本發(fā)明在高爐煉鐵工序之前，在非熔融狀態(tài)下采用流態(tài)化方法實現(xiàn)高磷赤鐵礦中鐵元素與磷元素的分離、分別富集，獲得富鐵物質(zhì)和富磷物質(zhì)，避免在熔分過程中有害雜質(zhì)被還原溶于鐵熔體中。本發(fā)明技術(shù)無添加、無排放，過程溫度低，符合清潔生產(chǎn)、低碳經(jīng)濟的要求。文檔編號B02C19/06GK101780433SQ20101003379公開日2010年7月21日申請日期2010年1月12日優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日發(fā)明者侯娜娜,劉潤藻,劉錦霞,朱榮,李士琦,李瑾,王玉剛,谷林,趙傳,陳代明,陳培鈺,高金濤申請人:北京科大國泰能源環(huán)境工程技術(shù)有限公司