一種由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法，該方法是將含錫鐵礦和碳酸鈉添加劑按一定比例混合，造塊，干燥后，在適當(dāng)?shù)臏囟群瓦€原焙燒氣氛下進(jìn)行還原焙燒，再結(jié)合磨礦-磁選分離的方法分離出磁鐵精礦，余下非磁性物通過過濾分離出錫酸鈉溶液和濾渣；該方法工藝流程簡單、工藝條件溫和、成本低、環(huán)境友好，特別是實(shí)現(xiàn)了含錫鐵礦中的錫和鐵的高效分離，鐵回收率高，得到的鐵精礦中錫含量低，可作為高爐煉鐵的原料。
【專利說明】一種由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含錫鐵礦綜合利用的方法，特別涉及一種由含錫鐵礦制備煉鐵用 鐵精礦的方法，屬于礦物加工和鋼鐵冶金領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國鐵礦資源儲量豐富，隨著高品位鐵礦資源的日益枯竭以及進(jìn)口鐵礦價格的不 斷上漲，需要加大復(fù)雜難處理鐵礦資源的開發(fā)利用力度。含錫鐵礦是一種典型的復(fù)雜鐵礦， 儲量較為豐富，主要分布于內(nèi)蒙古、廣西、湖南、云南等省區(qū)，其一般含鐵30 %?55%，含錫 0.13%?0.5%。因錫含量過高將會嚴(yán)重影響高爐順行和操作制度。因此，對于此種資源的 大規(guī)模應(yīng)用，必須先有效脫除鐵礦中的錫（Sn含量低于0.08%)。據(jù)報(bào)道，含錫鐵礦中錫主 要以錫石的形式存在，且多呈細(xì)小的單體錫石顆粒或者以微細(xì)粒嵌布與鐵氧化物中，常規(guī) 的物理選礦手段難以實(shí)現(xiàn)錫、鐵的高效分離和回收。開發(fā)有效分離回收這種難以利用的共 生礦中的鐵和錫，具有十分重要的意義。
[0003] 目前，國內(nèi)外對于含錫鐵復(fù)合資源的利用比較有效的方法是火法工藝，常見的方 法有：
[0004] 1)硫化揮發(fā)法。硫化揮發(fā)法是目前世界上處理鐵含量較高的錫中礦、貧錫精礦或 煉錫渣較為有效的方法，可較好的實(shí)現(xiàn)Sn、Fe分離。其原理是利用SnS在揮發(fā)性質(zhì)上的特 點(diǎn)來回收錫的，比如采用煙化爐硫化揮發(fā)法處理錫中礦，Sn揮發(fā)率均在98%以上，棄渣含 Sn在0. 07%以下。但該法的主要缺點(diǎn)是：硫化溫度高，需要1180°C?1300°C的高溫；焙燒 時間較長，需要60?90min ;而且煙氣中含有S02氣體，需經(jīng)脫硫處理才能排放，否則會造成 二次污染。
[0005] 2)氯化焙燒法。該方法是將含Sn、Fe、Zn等的物料混合，加入氯化劑溶液，經(jīng)研 磨、成球、干燥后與碳質(zhì)還原劑一起送入回轉(zhuǎn)窯，然后在l〇〇〇°C左右高溫下焙燒，球團(tuán)中的 Sn和其他幾乎所有有色金屬以氯化物的形態(tài)揮發(fā)，在收塵系統(tǒng)中予以回收。高溫氯化揮發(fā) 法發(fā)展到處理一般錫冶煉系統(tǒng)無法處理的低品位高雜質(zhì)（尤其是砷、鐵）的貧錫物料，是綜 合回收多金屬復(fù)雜礦物的高效處理手段。但由于氯和氯化氫有很強(qiáng)的化學(xué)活性，對工業(yè)設(shè) 備腐蝕性大，且對環(huán)境造成危害，因而極大地限制了該法的廣泛應(yīng)用。
[0006] 3)弱還原焙燒揮發(fā)法。專利"一種從選礦含錫尾礦中分離回收錫的方法（專利號： 201210453731. 2) "采用弱還原焙燒的方法處理傳統(tǒng)選礦工藝難以處理的含錫選礦尾礦，使 含錫尾礦中錫的揮發(fā)率達(dá)70%以上，可實(shí)現(xiàn)低品位含錫尾礦中錫元素的高效分離和回收。 其技術(shù)原理是：在高溫條件之下，利用Sn0 2較易還原為SnO,且SnO的蒸氣壓大，從而實(shí)現(xiàn) SnO的揮發(fā)和回收。然而，本方法并未考慮尾礦中鐵元素的分離和回收。根據(jù)熱力學(xué)分析， 本方法焙燒氣氛中〇)的體積濃度[01/(0)+0) 2)]為20(%?50(%，該還原氣氛條件下，高價 鐵氧化物易被還原為浮氏體，不利于后續(xù)鐵元素的回收和利用。
[0007] 目前已公開的專利大都是基于硫化或氯化焙燒的原理，添加不同的脫硫劑、氯化 齊IJ，或者是二者的混合，在有還原劑存在和高于1000°C的條件下進(jìn)行硫化、氯化揮發(fā)，然后 在煙塵中回收錫。但是，硫化揮發(fā)和氯化焙燒法存在的突出問題為能耗高、污染環(huán)境和設(shè)備 要求高。因此，在當(dāng)前我國優(yōu)質(zhì)鐵礦資源日漸枯竭的現(xiàn)狀下，急需開發(fā)一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì) 合理的利用含錫鐵礦的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)處理含錫鐵礦時存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種工藝流 程簡單、工藝條件溫和、成本低、環(huán)境友好的含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法，該方法錫 鐵分離效果好，鐵回收率高，得到的鐵精礦錫含量低，可用作高爐煉鐵的原料。
[0009] 本發(fā)明公開了一種由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法，該方法包括以下步驟：
[0010] 步驟⑴：原料造塊
[0011] 將含錫鐵礦和碳酸鈉分別通過碾磨后，按質(zhì)量比1:0. 1?〇. 4混合均勻，再將混合 物料造塊；
[0012] 步驟（2):還原焙燒
[0013] 將步驟（1)所得團(tuán)塊預(yù)干燥后，置于還原氣氛中，在850°C?945°C溫度下進(jìn)行還 原焙燒，還原焙燒完成后，將還原焙燒產(chǎn)物冷卻；所述的還原氣氛由C0和C0 2混合組成，C0 的體積百分比分?jǐn)?shù)維持在5%彡[C(V(C0+C02)]X100%彡17% ;
[0014] 步驟（3):球磨浸出、磁選分離
[0015] 將步驟⑵冷卻后的還原焙燒產(chǎn)物置于水中球磨、浸出，得到混合漿料；所得混合 漿料通過磁選分離出磁鐵精礦，余下非磁性物通過過濾分離出錫酸鈉溶液和濾渣。
[0016] 本發(fā)明的由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法還包括以下優(yōu)選方案：
[0017] 優(yōu)選的方案中含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1 :〇. 2?0. 3混合。
[0018] 優(yōu)選的方案中還原焙燒溫度為875°C?925°C。
[0019] 優(yōu)選的方案中還原焙燒時間為30min?60min ;最優(yōu)選為45min?55min。
[0020] 優(yōu)選的方案中還原氣氛中C0的體積百分比分?jǐn)?shù)維持在10 %彡[C0/ (C0+C02)] X100% 彡 15%。
[0021] 優(yōu)選的方案中含錫鐵礦和碳酸鈉通過碾磨后粒度< -0. 1mm，即-0. 1mm粒級所占 質(zhì)量百分含量為100%。
[0022] 所述的造塊方法包括造球或壓團(tuán)。
[0023] 所述的冷卻可以在惰性氣氛中冷卻或者采用水冷卻。
[0024] 最優(yōu)選的方法，包括以下步驟：
[0025] 步驟（1):原料造塊
[0026] 將含錫鐵礦和碳酸鈉分別碾磨至-0. 1mm粒級所占質(zhì)量百分含量為100%后，按質(zhì) 量比1:0. 2?0. 3混合均勻，再將混合物料造塊；
[0027] 步驟（2):還原焙燒
[0028] 將步驟（1)所得團(tuán)塊預(yù)干燥后，置于還原氣氛中，在875°C?925°C溫度下進(jìn)行還 原焙燒45min?55min后，將還原焙燒產(chǎn)物冷卻；所述的還原氣氛由C0和C0 2混合組成，C0 的體積百分比分?jǐn)?shù)維持在1〇%彡[01/(0)+0)2)]\100%彡15% ;
[0029] 步驟（3):球磨浸出、磁選分離
[0030] 將步驟（2)冷卻后的還原焙燒產(chǎn)物置于水中球磨、浸出，得到混合漿料；所得混合 漿料通過磁選分離出磁鐵精礦，余下非磁性物通過過濾分離出錫酸鈉溶液和濾渣。
[0031] 本發(fā)明創(chuàng)新性在于：大量研究表明，含錫鐵礦中錫主要以錫石礦物（Sn02)存在，鐵 主要以高價鐵氧化物的形式存在；在常溫下SnOjf溶于酸、堿溶液中；而在高溫下，二氧化 錫的分解壓很小，是穩(wěn)定的化合物。發(fā)明人對含錫鐵礦的焙燒進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究后， 發(fā)現(xiàn)Sn0 2和碳酸鈉在弱還原性氣氛下焙燒易生成錫酸鈉，如Sn02+Na2C03 = Na2Sn03+C02，而 鐵氧化物與鈉鹽基本不反應(yīng)，利用錫酸鈉易溶于水的性質(zhì)，可使含錫鐵礦中的錫轉(zhuǎn)化為錫 酸鈉進(jìn)入溶液，進(jìn)而從溶液中回收錫。同時，發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)碳酸鈉能夠顯著破壞鐵氧化物 穩(wěn)定的晶格，有利于錫石與鐵氧化物的解離，并加快錫石與碳酸鈉的反應(yīng)，從而達(dá)到含錫鐵 礦脫錫的目的。發(fā)明人開展大量試驗(yàn)對焙燒條件進(jìn)行不斷優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，在焙燒溫度850°C? 945°C，弱還原焙燒氣氛[C(V(C0+C0 2)] X100%= 5%?17%的體系中，特別是在焙燒焙燒 溫度875°C?925°C，弱還原焙燒氣氛[C(V(C0+C02)] X100%= 10%?15%的體系中，高價 鐵氧化物易被還原為磁鐵礦3Fe203+C0 = 2Fe304+C02，同時有利于錫酸鈉的生成；還原焙燒 生成的產(chǎn)物經(jīng)磨浸、磁選分離獲得高品位的磁鐵精礦，非磁性物過濾得錫酸鈉溶液。
[0032] 與現(xiàn)有處理含錫鐵礦的工藝相比，本發(fā)明的明顯優(yōu)勢在于：
[0033] 1)鐵錫分離效果顯著，鐵回收率高。碳酸鈉與鐵礦中的錫石可反應(yīng)生成錫酸鈉，強(qiáng) 化錫和鐵的分離效果，最終獲得的磁鐵精礦中錫的含量低于〇. 08%，滿足高爐煉鐵用原料 的要求；采用本發(fā)明，鐵回收率大于83%。
[0034] 2)焙燒溫度低?，F(xiàn)有處理含錫鐵礦的方法包括硫化與氯化揮發(fā)法，焙燒溫度均在 1000°C以上，而本發(fā)明的焙燒溫度在850°C?945°C就能實(shí)現(xiàn)，最優(yōu)選在875°C?925°C。
[0035] 3)工藝流程簡單，成本低。本發(fā)明是以含錫鐵礦與碳酸鈉造塊后經(jīng)磁化焙燒，采用 常規(guī)的磨浸、磁選分離即可實(shí)現(xiàn)鐵錫的有效分離，獲得煉鐵用的高品位磁鐵精礦，本發(fā)明工 藝流程和設(shè)備簡單。采用的添加劑為碳酸鈉，其來源廣泛，價格便宜。
[0036] 4)操作安全，環(huán)境友好。本發(fā)明的磁化焙燒過程和后續(xù)磨浸、磁選、過濾等過程，不 會產(chǎn)生環(huán)境污染。
[0037] 綜上所述，本發(fā)明工藝流程簡單、成本低、操作簡便、能耗低、環(huán)境友好，特別是能 實(shí)現(xiàn)含錫鐵礦中的錫和鐵分離，鐵回收率高，制得的鐵精礦含錫量低，可用作高爐煉鐵的原 料。本發(fā)明適用于處理各種含錫鐵礦和含錫鐵的選礦尾礦資源，特別適用于處理采用選礦 方法難以分離、鐵氧化物與錫石緊密共生的錫鐵共生礦石。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 【圖1】為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例和對比例所用含錫鐵礦中TFe含量42. 3%，Sn含量為0.8%。試驗(yàn) 前，首先將含錫鐵礦和碳酸鈉分別磨細(xì)至-〇. 1mm粒級所占質(zhì)量百分含量為1〇〇%。說明： 本發(fā)明適用處理的含錫鐵礦包括但不僅限于實(shí)施例和對比例所用的原料。
[0041] 對比實(shí)施例1
[0042] 該對比實(shí)施例中不添加碳酸鈉添加劑
[0043] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦造塊，干燥，再將干團(tuán)塊置入由C0和0)2混合氣體組成的 還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2) ] X 100 % = 15%，焙燒溫度為875°C，時間為 55min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，依次經(jīng)磨浸，以lOOOGs的磁場強(qiáng)度進(jìn)行磁選分離，所得磁選鐵精 礦中TFe含量60. 2%，錫含量為0. 42%，鐵的回收率為78. 4%。通過分析和計(jì)算，非磁性物 過濾后的溶液中Sn的含量為0。
[0044] 對比實(shí)施例2
[0045] 該對比實(shí)施例中焙燒溫度較高
[0046] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 2配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2) ] X 100% = 15%，焙燒溫度為1000°C，時間為45min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，依次經(jīng)磨浸，以lOOOGs的磁場 強(qiáng)度進(jìn)行磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量55. 2%，錫含量為0. 38%，鐵的回收率為 60. 2%。通過分析和計(jì)算，原礦中81. 6%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后的含錫酸鈉溶液中。
[0047] 對比實(shí)施例3
[0048] 該對比實(shí)施例中焙燒溫度較低
[0049] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 2配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2)] X100% =15%，焙燒溫度為800°C，時間為60min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，依次經(jīng)磨浸，以1000GS的磁場 強(qiáng)度進(jìn)行磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量61. 5 %，錫含量為0. 71 %，鐵的回收率為 80. 4%。通過分析和計(jì)算，非磁性物過濾后的溶液中Sn的含量為0。
[0050] 對比實(shí)施例4
[0051] 該對比實(shí)施例中焙燒氣氛中ccv(co+co2)較高
[0052] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 3配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2)] X100% =30%，焙燒溫度為875°C，時間為50min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，依次經(jīng)磨浸，以lOOOGs的磁場 強(qiáng)度進(jìn)行磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量58. 2 %，錫含量為0. 72 %，鐵的回收率為 58. 4%。通過分析和計(jì)算，原礦中10%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后的含錫酸鈉溶液中。
[0053] 實(shí)施例1
[0054] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 1配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2) ] X 100% = 17%，焙燒溫度為8501：，時間為601^11;焙燒團(tuán)塊冷卻后，磨浸，以100068的磁場強(qiáng)度進(jìn)行 磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量為62. 1%，錫含量為0. 08%，鐵的回收率為83. 2%。 通過分析和計(jì)算，原礦中80. 6%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后的含錫酸鈉溶液中。
[0055] 實(shí)施例2
[0056] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 4配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2) ] X 100% = 5%，焙燒溫度為945°C，時間為30min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，磨浸，以lOOOGs的磁場強(qiáng)度進(jìn)行磁 選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量62. 8 %，錫含量為0. 07 %，鐵的回收率為84. 4%。通過 分析和計(jì)算，原礦中81. 5%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后的含錫酸鈉溶液中。
[0057] 實(shí)施例3
[0058] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 3配料；混勻后造塊，干燥，再將干團(tuán) 塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C(V(C0+C0 2) ] X 100% = 15%，焙燒溫度為8751：，時間為551^11;焙燒團(tuán)塊冷卻后，磨浸，以100068的磁場強(qiáng)度進(jìn)行 磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量63. 5 %，錫含量為0. 05 %，鐵的回收率為86. 1 %。通 過分析和計(jì)算，原礦中85. 6%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后的含錫酸鈉溶液中。
[0059] 實(shí)施例4
[0060] 將細(xì)磨后的含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 2混合均勻；混勻后造塊，干 燥，再將干團(tuán)塊置入由C0和C02混合氣體組成的還原性氣氛中加熱焙燒，其中[C0/ (C0+C02)] X100%= 10%，焙燒溫度為925°C，時間為45min ;焙燒團(tuán)塊冷卻后，依次經(jīng)磨 浸，以lOOOGs的磁場強(qiáng)度進(jìn)行磁選分離，所得磁選鐵精礦中TFe含量64. 1 %，錫含量為 0. 06%，鐵的回收率為87. 2%。通過分析和計(jì)算，原礦中84. 7%的錫進(jìn)入非磁性物過濾后 的含錫酸鈉溶液中。
【權(quán)利要求】
1. 一種由含錫鐵礦制備煉鐵用鐵精礦的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟（1):原料造塊 將含錫鐵礦和碳酸鈉分別通過碾磨后，按質(zhì)量比1:0. 1?0. 4混合均勻，再將混合物料 造塊； 步驟（2):還原焙燒 將步驟（1)所得團(tuán)塊預(yù)干燥后，置于還原氣氛中，在850°C?945°C溫度下進(jìn)行還原焙 燒，還原焙燒完成后，將還原焙燒產(chǎn)物冷卻；所述的還原氣氛由CO和C02混合組成，CO的體 積百分比分?jǐn)?shù)維持在5%彡[C(V(C0+C0 2)]X100%彡17% ; 步驟（3):球磨浸出、磁選分離 將步驟（2)冷卻后的還原焙燒產(chǎn)物置于水中球磨、浸出，得到混合漿料；所得混合漿料 通過磁選分離出磁鐵精礦，余下非磁性物通過過濾分離出錫酸鈉溶液和濾渣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的方法，其特征在于，含錫鐵礦和碳酸鈉按質(zhì)量比1:0. 2? 0.3混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的方法，其特征在于，還原焙燒溫度為875°C?925°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的所述的方法，其特征在于，還原焙燒時間為30min?60min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的所述的方法，其特征在于，還原焙燒時間為45min?55min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的方法，其特征在于，所述的還原氣氛中CO的體積百分比分 數(shù)維持在 10%彡[C(V(C0+C02)] X 100%彡 15%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的方法，其特征在于，所述的含錫鐵礦和碳酸鈉通過碾磨后， 其-0. 1mm粒級所占質(zhì)量百分含量為100 %。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟（1):原料造塊 將含錫鐵礦和碳酸鈉分別碾磨至-〇. 1mm粒級所占質(zhì)量百分含量為100%后，按質(zhì)量比 1:0. 2?0. 3混合均勻，再將混合物料造塊； 步驟（2):還原焙燒 將步驟（1)所得團(tuán)塊預(yù)干燥后，置于還原氣氛中，在875°C?925°C溫度下進(jìn)行還原焙 燒45min?55min后，將還原焙燒產(chǎn)物冷卻；所述的還原氣氛由C0和C02混合組成，C0的 體積百分比分?jǐn)?shù)維持在1〇%彡[(11/(0)+0) 2)]\100%彡15%; 步驟（3):球磨浸出、磁選分離 將步驟（2)冷卻后的還原焙燒產(chǎn)物置于水中球磨、浸出，得到混合漿料；所得混合漿料 通過磁選分離出磁鐵精礦，余下非磁性物通過過濾分離出錫酸鈉溶液和濾渣。
【文檔編號】C22B25/00GK104152671SQ201410347175
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】張?jiān)? 姜濤, 李光輝, 劉兵兵, 陳軍, 蘇子鍵, 范曉慧, 黃柱成, 郭宇峰, 楊永斌, 李騫, 陳許玲, 彭志偉, 徐斌, 甘敏, 游志雄, 周友連, 杜明輝 申請人:中南大學(xué)