一種利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法，具體涉及一種利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)現(xiàn)已探明的鐵礦產(chǎn)地有2000余處，鐵礦總資源儲(chǔ)量2014年底達(dá)840.28億噸。已探明的鐵礦資源儲(chǔ)量主要集中在遼寧、河北、四川、山西、安徽、云南、內(nèi)蒙古、山東、湖北和新疆等10個(gè)省(自治區(qū))。其中95%以上的鐵礦石儲(chǔ)量為貧礦，平均品位僅32%左右。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的制約，一方面大多數(shù)現(xiàn)有鐵礦山在開采過程中剝離出的大量超貧表外礦和貧雜礦礦石被堆置而未利用，另一方面還有大量超貧鐵礦至今尚未開發(fā)利用。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)貧鐵礦主要有以下三種途徑加以利用:一是對(duì)貧鐵礦進(jìn)行富選得到品位高的鐵礦；二是貧鐵礦代替鐵粉或粘土生產(chǎn)膠凝材料；三是貧鐵礦生產(chǎn)直接還原鐵。但上述現(xiàn)有的利用貧鐵礦的技術(shù)中均存在一些問題:如由于貧鐵礦含鐵量少，生產(chǎn)直接還原鐵時(shí)，直接還原鐵的產(chǎn)率不高。這些問題就導(dǎo)致了現(xiàn)有的技術(shù)，對(duì)貧鐵礦的利用效果均不夠理想。
[0004]直接還原鐵是一種用途較為廣泛的低碳多孔狀物質(zhì)，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，如果經(jīng)二次還原還可供粉末冶金用。目前主要采用鐵精礦粉為原料生產(chǎn)直接還原鐵。但這幾種方法都存在一定的缺點(diǎn)和不足。鐵精礦粉生產(chǎn)直接還原鐵的缺點(diǎn)是能耗大，經(jīng)濟(jì)效益不高。膠凝材料是一種用途較為廣泛的粉狀物質(zhì)，主要用作建筑材料及礦山填充物，但現(xiàn)有技術(shù)不能通過貧鐵礦來制備膠凝性材料和鐵，因此嚴(yán)重的浪費(fèi)了貧鐵礦資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法，該方法能夠通過貧鐵礦來制備直接還原鐵和膠凝性材料，并且成本低、能耗小，便于實(shí)施。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0007]I)取貧鐵礦、還原劑、鈣質(zhì)溶劑及Al2O3，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入還原劑、鈣質(zhì)溶劑及Al2O3，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0008]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0009]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、還原劑及鈣質(zhì)溶劑。
[0010]所述還原劑為褐煤、焦煤、無(wú)煙煤及煙煤中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。
[0011]所述鈣質(zhì)溶劑為石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。
[0012]所述入爐原料的堿度為2.2-3.5。
[0013]入爐原料中鐵與單質(zhì)碳的物質(zhì)的量之比為1:1.3-3，入爐原料中硅與鈣的物質(zhì)的量之比為1:2.2-3.5。
[0014]步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時(shí)間120min。
[0015]步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1250-1500°c，然后保溫30_350min。
[0016]步驟2)中的凝膠性材料中含有Ca3S1^ Ca2S14,且Ca3S1j Ca2S14的質(zhì)量和占膠凝性材料的質(zhì)量的比例大于等于90%。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法在制備直接還原鐵和膠凝性材料時(shí)，以貧鐵礦、還原劑、鈣質(zhì)溶劑及Al2O3為原料制備直接還原鐵和膠凝性材料，成本低，在制備過程中將貧鐵礦在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)，再經(jīng)冷卻、破碎及磁選分離出直接還原鐵和膠凝性材料，避免傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的直接還原渣后再進(jìn)行后續(xù)加工導(dǎo)致的成本增加。另外，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將制備鐵的過程中的兩次高溫焙燒及兩次磨礦變?yōu)橐淮螣Y(jié)及依次磨礦，明顯的降低制備的成本、縮短制備的周期及工序，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)在制備鐵的過程中，同時(shí)制備膠凝性材料，極大的提高了貧鐵礦的利用效果和產(chǎn)品的附加值。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中破碎得到的產(chǎn)物的XRD分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]實(shí)施例一
[0023]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0024]I)取貧鐵礦、Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0025]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0026]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、褐煤、以及石灰石、石灰及碳酸鈣按任意比例的混合物。
[0027]所述入爐原料的堿度為2.2。
[0028]入爐原料中鐵與單質(zhì)碳的物質(zhì)的量之比為1:1.7，入爐原料中硅與鈣的物質(zhì)的量之比為1:2.2。
[0029]步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時(shí)間120min。
[0030]步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1300°C，然后保溫330min。
[0031]實(shí)施例二
[0032]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0033]I)取Al2O3、貧鐵礦、焦煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、焦煤及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0034]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0035]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、焦煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣、螢石及硫酸鈣按任意比例的混合物。
[0036]所述入爐原料的堿度為3.5。
[0037]入爐原料中鐵與單質(zhì)碳的物質(zhì)的量之比為1:2.9，入爐原料中硅與鈣的物質(zhì)的量之比為1:3.5。
[0038]步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時(shí)間120min。
[0039]步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1340°C，然后保溫270min。
[0040]實(shí)施例三
[0041]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0042]I)取貧鐵礦、Al2O3、無(wú)煙煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、無(wú)煙煤及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0043]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0044]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、無(wú)煙煤、以及石灰石、石灰、碳酸鈣及螢石按任意比例的混合物。
[0045]所述入爐原料的堿度為2.3。
[0046]入爐原料中鐵與單質(zhì)碳的物質(zhì)的量之比為1:2.2，入爐原料中硅與鈣的物質(zhì)的量之比為1:2.3。
[0047]步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時(shí)間120min。
[0048]步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1380°C，然后保溫240min。
[0049]實(shí)施例四
[0050]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0051]I)取貧鐵礦、Al2O3、煙煤及硫酸鈣，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入Al2O3、煙煤及硫酸鈣，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0052]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0053]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入Al2O3、煙煤及硫酸鈣。
[0054]所述入爐原料的堿度為2.4。
[0055]入爐原料中鐵與單質(zhì)碳的物質(zhì)的量之比為1:2.4，入爐原料中硅與鈣的物質(zhì)的量之比為1:2.4。
[0056]步驟I)中干燥過程中的溫度為115°，干燥時(shí)間120min。
[0057]步驟2)中將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)的具體過程為:將入爐原料壓塊后放置到電阻爐中，并在還原性氣氛下先將溫度由室溫以10°C /min的速度升溫至1420°C，然后保溫21min。
[0058]實(shí)施例五
[0059]本發(fā)明所述的利用貧鐵礦制備直接還原鐵和膠凝性材料的方法包括以下步驟:
[0060]I)取貧鐵礦、Al2O3、螢石、以及褐煤及焦煤按任意比例的混合物，將貧鐵礦干燥、破碎及碾磨后加入褐煤及焦煤按任意比例的混合物、Al2O3及螢石，得入爐原料，然后將入爐原料壓塊后放置到爐中，并在還原性氣氛下進(jìn)行還原和焙燒反應(yīng)；
[0061]2)將還原和焙燒反應(yīng)的產(chǎn)物從爐中取出，然后進(jìn)行冷卻、破碎及磁選，得直接還原鐵和膠凝性材料。
[0062]步驟I)中將貧鐵干燥、破碎及碾磨至粒徑小于300目后加入褐煤及焦煤按任意比例的混合物、Al2O3及