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備中，在1050～1200℃下進行焙燒還原，還原時間控制為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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金【技術領域】，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】
[0002]我國鐵礦石的主要特點是“貧”、“細”、“雜”，平均鐵品位32%左右，比世界平均品位低11個百分點，同時，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。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和經(jīng)濟性差的問題。對于高硅難選鐵礦石，目前大都通過直接還原工藝進行處理，根據(jù)其主要含有Fe2O3和Fe3O4的特點，以煤基高溫焙燒方式通過Fe2O3 — Fe3O4 — FeO — Fe或Fe3O4 — FeO — Fe的路徑進行還原。
[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氣化后生成的CO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生成的CO2濃度較低，造成碳氣化反應速度較低，從而使還原介質中CO濃度達不到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的還原焙燒時間，使得常規(guī)直接還原方法成本較高、資源利用率低，同時存在產(chǎn)品硅含量較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的問題，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，縮短還原時間，降低產(chǎn)品硅含量。
[0006]為此，本發(fā)明采用如下技術方案:
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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為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]進一步地,步驟I中，所述增氧劑為粒度為8~16mm的石灰石。
[0008]進一步地，步驟I中，所述炭塊優(yōu)選為蘭炭炭塊。
[0009]進一步地，將非磁性物料進行粒度分級，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結工序使用。
[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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為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行磨礦和強磁選富集，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)潤磨、造球、篩分、干燥后得到粒度為8~16_nm的球團礦，將球團礦與粒度為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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為20~40min ；
步驟5:高溫還原物料冷卻后進行干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進行磨礦和磁選，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)
針對鐵氧化物直接還原過程受碳的氣化反應控制的原理，為強化碳的氣化反應速度，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，使還原反應快速進行。同時，由于石灰石在900~1200°C可快速分解，此溫度區(qū)間也是FeO轉變?yōu)镕e溫度點。FeO在900~1200°C獲得了大量的還原氣體CO，還原介質(指CO)濃度達到60%以上，使FeO的還原時間由60~120min縮短為20~60min，還原溫度由1300°C以上降低到1050~1200°C (為了提高還原反應的速度和縮短反應時間，本發(fā)明選擇了 1050~1200°C這個溫度范圍，而未將最低反應溫度設置在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，針對高硅難選鐵礦石中硅含量高、鐵含量低的特點，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)可有效起到調堿脫硫的作用。調堿是指調整物料堿度，主要是調整Ca0/Si02比，因為CaO(S)易于與SiO2(S)結合，在還原過程中可使渣鐵進行有效分離，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，達到70%以上，通過C的氣化反應能產(chǎn)生大量的CO。(2)價格便宜(約380元/噸)，可作為一種經(jīng)濟的還原劑，價格遠低于焦炭，甚至低于大部分優(yōu)質煤粉。
[0016]蘭炭成分如下表所示:_
【權利要求】
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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為30~50min。
4.根據(jù)權利要求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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為40~60min。
5.根據(jù)權利要求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行磨礦和強磁選富集，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)潤磨、造球、篩分、干燥后得到粒度為8~16_nm的球團礦，將球團礦與粒度為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備中，在1050~1200°C下進行焙燒還原，還原時間控制為20~40min ； 步驟5:高溫還原物料冷卻后進行干選，得到磁性物料和非磁性物料；磁性金屬化物料進行磨礦和磁選，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，將非磁性物料進行粒度分級，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結工序使用。
【文檔編號】C22B1/02GK103589858SQ201310475049
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王明華, 權芳民, 雷鵬飛, 展仁禮, 張志剛, 張彥榮, 王建平, 田改霞 申請人:酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司