一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑和方法，所述添加劑由硫酸鈉、硫代硫酸鈉、碳酸鈉和硫化鈉按一定的質(zhì)量比例組成。所述分離方法是將破碎、研磨至一定粒度的高鐵錳礦與本發(fā)明所述的添加劑混勻后，依次經(jīng)造塊，干燥，還原焙燒，焙燒產(chǎn)品再經(jīng)冷卻后破碎、磨礦、磁選分離，得金屬鐵粉和富含MnO的非磁性物。本發(fā)明克服了現(xiàn)有高鐵錳礦處理方法中鐵錳分離不徹底的缺點(diǎn)，具有鐵錳分離效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。本發(fā)明適用于處理含鐵品位較高的錳礦石，特別適用于處理鐵錳氧化物以類質(zhì)同象存在、相互嵌布緊密的高鐵氧化錳礦。
【專利說明】一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑和方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明屬于冶金、化工等領(lǐng)域，涉及一種高鐵錳礦還原分離鐵錳的添加劑和方法。
[0002]【背景技術(shù)】隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，含鐵資源的需求量不斷增加，由于高鐵錳礦中鐵含量較高，綜合利用其中的鐵元素，可作為鋼鐵生產(chǎn)的部分原料。同時(shí)，錳是一種重要的金屬元素，主要用于鋼鐵工業(yè)中，其用量?jī)H次于鐵，錳與氧、硫的親合力較大，故錳在煉鋼過程中是一種重要的固硫、脫氧劑，錳能強(qiáng)化鐵素體和細(xì)化珠光體，故能提高鋼的強(qiáng)度，可作為鋼的合金元素，錳的用途已經(jīng)越來越受到人們的重視。
[0003]錳礦資源主要分為氧化錳礦、碳酸錳礦和錳多金屬礦。碳酸錳礦用于生產(chǎn)硫酸錳、電解錳等錳系產(chǎn)品時(shí)，由于碳酸錳可直接溶于酸，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、且技術(shù)成熟，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。氧化錳礦石由于其錳品位相對(duì)碳酸錳礦石高，工業(yè)上可作為制備硫酸錳和電解錳的優(yōu)質(zhì)原材料。但是部分氧化錳礦中由于含鐵量較高，經(jīng)還原焙燒直接用于酸浸將使大量的鐵元素進(jìn)入溶液中，造成后序凈化困難，同時(shí)未將鐵有效地利用。
[0004]高鐵氧化錳礦的處理工藝主要分為:還原-浸出分離鐵錳、磁化焙燒-磁選分離錳鐵、金屬化焙燒_磁選分離鐵猛。
[0005]I)還原-浸出分離鐵錳
[0006]此類方法是重點(diǎn)考查從錳礦中回收金屬錳，根據(jù)工藝流程不同，可將其劃分為兩大類:一是直接浸出法，二是預(yù)還原焙燒一浸出法。直接浸出法是在溶液中將高價(jià)錳還原為可溶性的二價(jià)錳，溶液經(jīng)凈化除雜，用以制取所需錳產(chǎn)品。直接浸出法無高溫焙燒環(huán)節(jié)，所需能耗較低，且避免了焙燒過程對(duì)環(huán)境造成的污染。根據(jù)還原劑種類的不同，主要包括:兩礦一步法、二氧化硫吸收法、硫酸亞鐵和金屬鐵浸出去、有機(jī)質(zhì)還原浸出法、過氧化氫還原浸出法等。預(yù)還原焙燒一浸出工藝主要包括兩礦焙燒法、煤基還原法、硫酸化焙燒、生物質(zhì)還原法，硫磺還原技術(shù)等。氧化·錳礦作為錳系產(chǎn)品生產(chǎn)的重要原料，電解錳行業(yè)處理氧化錳時(shí)，無論是直接浸出法或者是預(yù)還原焙燒一浸出法，在酸浸的過程中浸出錳的同時(shí)，大量的鐵也進(jìn)入溶液中，給凈化過程造成負(fù)擔(dān)，未能真正實(shí)現(xiàn)鐵錳的有效分離。
[0007]2 )磁化焙燒-磁選分離鐵錳
[0008]磁化焙燒分離鐵、錳的方法是將原料中的三氧化二鐵還原為具有磁性的四氧化三鐵，高價(jià)錳氧化物還原為MnO，再通過磁選或溶出的方法將二者分離。無論是先鐵后錳或是先錳后鐵的方法能在一定程度上實(shí)現(xiàn)鐵錳的分離，但是都存在鐵錳分離不徹底或錳回收率低的情況，特別是當(dāng)鐵錳以類質(zhì)同像的形式存在時(shí)，鐵錳的分離更加困難。如果先對(duì)磁化焙燒產(chǎn)物進(jìn)行酸溶，將使更多的鐵進(jìn)入溶液中，造成凈化困難。
[0009]3)金屬化還原焙燒-磁選分離鐵錳
[0010]國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者采用無煙煤、煙煤等為還原劑，以硼砂、氯化物等為添加劑進(jìn)行了高鐵氧化錳礦直接還原一磁選分離錳鐵的研究，優(yōu)化試驗(yàn)條件下，鐵錳分離效果得到了較好的提高:在還原溫度1100°c，還原時(shí)間lOOmin，添加硼砂量為4%的條件下，磁性產(chǎn)物中鐵品位提高到81.93%，錳品位降低到11.22%。但是此方法仍未能實(shí)現(xiàn)錳、鐵的有效分離，磁性產(chǎn)品中錳含量仍在11%以上。[0011]綜上可知，目前高鐵氧化錳礦的各種處理方法均存在鐵錳分離效果差的問題，研究開發(fā)一種從高鐵氧化錳礦高效分離鐵錳的添加劑和方法，對(duì)加快該類資源的大規(guī)模利用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、鐵錳分離效率高的強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑和方法。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0014]一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑，由以下重量份的成分組成:
[0015]
硫酸鈉50份-60份，
硫代硫酸鈉 15份-20份，
碳酸鈉10份-15份，
硫化鈉5份-15份。
[0016]優(yōu)選由以下重量份的成分組成: [0017]
硫酸鈉53份-55份，
硫代硫酸鈉 17份-19份，
碳酸鈉12份-13份，
硫化鈉10份-13份。
[0018]一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，包括以下步驟:
[0019](I)將高鐵錳礦石破碎、研磨至-0.074mm占80%以上，得細(xì)磨礦；將權(quán)利要求1或2所述添加劑各組分按重量份配比混合后細(xì)磨至-0.074mm粒級(jí)占添加劑總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)不低于80%，得研磨后的添加劑；
[0020](2)將所述研磨后的添加劑加入所述細(xì)磨礦中，所述添加劑的用量占細(xì)磨礦質(zhì)量用量的2%~6%，混合均勻后，造塊，干燥，得干團(tuán)塊；
[0021](3)以固體還原劑或氣體還原劑為介質(zhì)，將干團(tuán)塊加熱焙燒，還原焙燒溫度為1000°C~1100°c，焙燒時(shí)間為30min~90min ;焙燒產(chǎn)品冷卻后破碎，磨礦，磁選分離，獲得金屬鐵粉和富含MnO的非磁性物。
[0022]步驟(1)中所述高鐵錳礦石優(yōu)選為總鐵質(zhì)量含量大于20%，總錳質(zhì)量含量大于30%的鐵猛礦石。
[0023]步驟(2)所述添加劑的用量?jī)?yōu)選占細(xì)磨礦質(zhì)量用量的4%~5%。
[0024]步驟(3)所述還原焙燒溫度優(yōu)選為1040°C~1070°C，焙燒時(shí)間優(yōu)選為40min~60mino
[0025]步驟(3)所述固體還原劑優(yōu)選為煙煤、褐煤、泥炭、生物質(zhì)炭和提質(zhì)煤中的一種或幾種。步驟(3)所述氣體還原劑也可以為還原性氣體,例如C0、H2、水煤氣等。[0026]本發(fā)明的原理簡(jiǎn)述如下:
[0027]添加劑中硫酸鈉、硫代硫酸鈉組分在還原過程中可被還原成Na20、SO2, S等，碳酸鈉組分高溫加熱后分解為Na2O,新生的Na2O —方面易與高鐵錳礦中的Si02、Al203等脈石組分發(fā)生反應(yīng)，破壞錳鐵氧化物相互嵌布緊密的結(jié)構(gòu)，另一方面，可促進(jìn)鐵氧化物快速還原為金屬鐵晶粒；Na2S組分和新生的S、SO2等，能加速聞價(jià)猛氧化物還原為MnO,為猛鐵的分尚創(chuàng)造物質(zhì)條件。添加劑中的各種組分共同作用，協(xié)同增效，具有顯著分離鐵錳的效果。
[0028]與現(xiàn)有處理高鐵氧化錳礦的方法相比，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn):
[0029]I)本發(fā)明的添加劑四種成分之間產(chǎn)生了協(xié)同增效作用，具有顯著促進(jìn)鐵錳分離的效果。
[0030]2)采用本發(fā)明方法，鐵錳分離效果顯著，且鐵、錳回收率高，優(yōu)選條件下，獲得的磁性物金屬鐵粉中Fe的含量大于88%，Mn的含量低于5%，鐵回收率高于95% ;非磁性物富錳料中Mn的含量大于55%，F(xiàn)e的含量小于2%，錳回收率高于90%。
[0031]3)采用本發(fā)明獲得的磁性鐵粉可用作優(yōu)質(zhì)煉鋼爐料，非磁性物可作為生產(chǎn)硫酸錳或電解錳的富錳原料。實(shí)現(xiàn)了高鐵錳礦的高效分離和回收利用。
[0032]綜上所述，本發(fā)明的添加劑具有顯著促進(jìn)鐵錳分離的效果，本發(fā)明的方法，工藝流程簡(jiǎn)單，錳鐵分離效果徹底、鐵錳回收率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)，特別適用于處理鐵錳氧化物嵌布粒度細(xì)、結(jié)合緊密的高鐵氧化錳礦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋和說明，實(shí)施例中所述百分含量均為質(zhì)量百分含量。
[0035]實(shí)施例1:
[0036]首先將高鐵錳礦(TFe23.48%，TMn34.73%)破碎、磨礦至-0.074mm占89% ;然后按占錳礦粉質(zhì)量百分比的2%配入添加劑(按照質(zhì)量百分含量，添加劑由60%硫酸鈉、15%硫代硫酸鈉、10%碳酸鈉、15%硫化鈉混合組成)，所述添加劑中-0.074mm粒級(jí)大于80%，然后依次經(jīng)混勻、造球、干燥后，以煙褐煤作為還原劑，在1075°C的溫度下還原40min，還原產(chǎn)物破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以1000Gs的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選。所得精礦中鐵品位86.50%，鐵回收率93.16%，錳品位6.28% ;尾礦中錳品位54.11%，錳回收率87.71%，鐵品位3.46%。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]首先將高鐵錳礦(TFe23.48%，TMn34.73%)破碎、磨礦至-0.074mm占83%，然后按占錳礦粉質(zhì)量百分比的5%配入添加劑(按照質(zhì)量百分含量，添加劑由55%硫酸鈉、19%硫代硫酸鈉、13%碳酸鈉、13%硫化鈉混合組成)，所述添加劑中-0.074mm粒級(jí)大于80% ;然后依次經(jīng)混勻、造球、干燥后，以煙煤作為還原劑，在1050°C的溫度下還原45min，還原產(chǎn)物破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以1000Gs的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選。所得精礦中鐵品位88.30%，鐵回收率95.41%，錳品位4.35% ;尾礦中錳品位55.81%，錳回收率90.46%，鐵品位1.62%。
[0039]實(shí)施例3:[0040]首先將高鐵錳礦(TFe23.48%，TMn34.73%)破碎、磨礦至-0.074mm占86%，然后按占錳礦粉質(zhì)量百分比的6%配入添加劑(按照質(zhì)量百分含量，添加劑由50%硫酸鈉、20%硫代硫酸鈉、15%碳酸鈉、15%硫化鈉混合組成)，所述添加劑中-0.074mm粒級(jí)大于80% ;然后依次經(jīng)混勻、造球、干燥后，以生物質(zhì)炭作為還原劑，在1100°C的溫度下還原30min，還原產(chǎn)物破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以1000Gs的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選。所得精礦中鐵品位87.20%，鐵回收率94.05%，錳品位5.18% ;尾礦中錳品位55.07%，錳回收率89.11%，鐵品位2.16%。
[0041]實(shí)施例4:
[0042]首先將高鐵錳礦(TFe23.48%，TMn34.73%)破碎、磨礦至-0.074mm占80%，然后按占錳礦粉質(zhì)量百分比的3%配入添加劑(按照質(zhì)量百分含量，添加劑由60%硫酸鈉、20%硫代硫酸鈉、15%碳酸鈉、5%硫化鈉混合組成)，所述添加劑中-0.074mm粒級(jí)大于80% ;然后依次經(jīng)混勻、造球、干燥后，以提質(zhì)煤作為還原劑，在1000°C的溫度下還原90min，還原產(chǎn)物破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以1000Gs的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選。所得精礦中鐵品位85.42%，鐵回收率92.42%，錳品位6.89% ;尾礦中錳品位53.89%，錳回收率86.67%，鐵品位3.87%。
[0043]對(duì)比例1:(未使用添加劑)
[0044]首先將高鐵錳礦(TFe23.48%，TMn34.73%)破碎、磨礦至_0.074mm占80% ;將細(xì)磨后的錳礦粉造球、干燥后，以煙煤作為還原劑，在1100°c的溫度下還原120min，還原產(chǎn)物破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以1000Gs的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選。所得精礦中鐵品位62.31%，鐵回收率88.39%，錳品位16.36% ;尾礦中錳品位48.30%，錳回收率70.67%，鐵品位9.06%。
[0045]對(duì)比例2-5:
[0046]其它試驗(yàn)條件同實(shí)施例2，只改變添加劑組成，獲得的分離指標(biāo)如下表所示。
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑，其特征是，由以下重量份的組分組成: 硫酸鈉50份-60份， 硫代硫酸鈉 15份-20份， 碳酸鈉10份-15份， 硫化鈉5份-15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的添加劑，其特征是，由以下重量份的組分組成: 硫酸鈉53份-55份， 硫代硫酸鈉 17份-19份， 碳酸鈉12份-13份， 硫化鈉10份-13份。
3.一種強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，其特征是，包括以下步驟: (1)將高鐵錳礦石破碎、研磨至-0.074mm占80%以上，得細(xì)磨礦；將權(quán)利要求1或2所述添加劑各組分按重量份配比混合后細(xì)磨至-0.074mm粒級(jí)占添加劑總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)不低于80%,得研磨后的添加劑； (2)將所述研磨后的添加劑`加入所述細(xì)磨礦中，所述添加劑的用量占細(xì)磨礦質(zhì)量用量的2%飛％，混合均勻后，造塊，干燥，得干團(tuán)塊； (3)以固體還原劑或氣體還原劑為介質(zhì)，將干團(tuán)塊加熱焙燒，還原焙燒溫度為1000°C~1100°C，焙燒時(shí)間為30 min~90 min ;焙燒產(chǎn)品冷卻后破碎，磨礦，磁選分離，獲得金屬鐵粉和富含MnO的非磁性物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，其特征是，步驟(2)所述添加劑的用量占細(xì)磨礦質(zhì)量用量的4%~5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，其特征是，步驟(3)所述還原焙燒溫度為1040°C~1070°C，焙燒時(shí)間為40 min~60 min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，其特征是，步驟(3)所述固體還原劑為煙煤、褐煤、泥炭、生物質(zhì)炭和提質(zhì)煤中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述強(qiáng)化高鐵錳礦石鐵錳分離的方法，其特征是，步驟(3)所述氣體還原劑為CO、H2和水煤氣中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】C22B1/02GK103725871SQ201410038273
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】張?jiān)? 李光輝, 姜濤, 游志雄, 趙熠, 范曉慧, 黃柱成, 郭宇峰, 楊永斌, 李騫, 陳許玲, 甘敏, 蘇子鍵, 劉兵兵, 周友連, 陳軍, 孫陽 申請(qǐng)人:中南大學(xué)