一種鐵礦石還原焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵礦石還原焙燒方法，尤其是指一種鐵礦石兩步還原焙燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵礦石主要是鐵氧化合物，在煉鐵焙燒過(guò)程中，主要反應(yīng)是Fe203+3C0經(jīng)高溫一一2Fe+3C02的過(guò)程，這一過(guò)程的基本原理早已是業(yè)內(nèi)常識(shí)。
[0003]我國(guó)的鐵礦石儲(chǔ)量較大，但基本上都是低品位的貧礦，呈現(xiàn)貧、細(xì)和雜等特點(diǎn)，復(fù)雜難選礦資源所占比例較大。一般情況下，這些貧礦不能作為鐵的原材料直接進(jìn)入生產(chǎn)工序；再加上國(guó)內(nèi)合理開(kāi)發(fā)和綜合利用的技術(shù)水平不高，生產(chǎn)工藝和裝備都相對(duì)落后，導(dǎo)致精礦品位和回收率較低，難以滿足低成本冶煉的生產(chǎn)要求。而要利用這些貧礦，通常都需要先對(duì)貧礦進(jìn)行富集提升。提升低品位礦的方法通常有:磁選、浮選、反浮選、磁化焙燒后磁選和直接還原。
[0004]對(duì)于磁選方法，由于赤鐵礦、褐鐵礦等的磁性很弱，即使高強(qiáng)磁性也只能使低品位鐵礦提3?4個(gè)品位。浮選、反浮選，此方法的適用范圍較小，通常只能用于小部分赤鐵礦和褐鐵礦的分選。目前應(yīng)用較為廣泛的是磁化焙燒-磁選的聯(lián)合處理方法，該方法相對(duì)于其他幾種能夠?qū)⒌推肺坏蔫F礦提升較多的品位，通?？商嵘??12品位?，F(xiàn)在基本上都是采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行磁化焙燒。然而，現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)窯焙燒低品位的礦石，存在著還原不均勻、焙燒成本較高及回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈不能正常生產(chǎn)等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問(wèn)題是:提供一種用于低品位難選鐵礦石如紅土鎳鐵礦、鐵鋁硅伴生礦等通過(guò)立窯和回轉(zhuǎn)窯兩次法還原焙燒，低成本直接生產(chǎn)還原鐵(鎳鐵)的途徑，并實(shí)現(xiàn)對(duì)低品位難選鐵礦(鐵鋁硅伴生礦)的綜合利用。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)提供一種鐵礦石還原焙燒方法來(lái)解決該問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明給示了一種鐵礦石還原焙燒方法，以傳統(tǒng)立窯和回轉(zhuǎn)窯為基礎(chǔ)或以本發(fā)明人已獲授權(quán)的ZL2014 2 0044504.9號(hào)專利公開(kāi)的混合窯爐為基礎(chǔ)，該混合窯爐包括回轉(zhuǎn)窯和立窯，立窯上部設(shè)有煙道，立窯下部連接有物料傳輸通道，該物料傳輸通道一端與立窯下部連通、另一端與回轉(zhuǎn)窯尾端連通，立窯頂部開(kāi)設(shè)有進(jìn)料口，回轉(zhuǎn)窯頭端設(shè)有出料口 ；
所述鐵礦石還原焙燒方法為兩步焙燒法，
步驟1，配料，
鐵礦石及輔料按三元配比Si02，CaO，MgO平衡并與已破碎煤炭混合拌勻得混合料； 步驟2，焙燒，
步驟1完成的混合料進(jìn)入立窯按常規(guī)工藝預(yù)熱、焙燒和降溫后出爐，焙燒完成經(jīng)破碎后排出送入回轉(zhuǎn)窖;
步驟3，將在立窯中完成焙燒的鐵礦石混合物經(jīng)破碎后直接送入回轉(zhuǎn)窯或是與立窯連通的回轉(zhuǎn)窯尾端； 步驟4，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為常規(guī)還原氣氛，按常規(guī)完成還原過(guò)程后的爐料即可出爐；
步驟5，對(duì)經(jīng)兩次焙燒后的鐵礦石混合物進(jìn)行破碎、球磨、磁選常規(guī)選礦后，可得高品位還原鐵和尾礦。
[0008]其中，所述鐵礦石及輔料石灰石或白云石按Si02、Ca0、Mg0的平衡配料。所述鐵礦石為破碎成3?50mm的鐵礦石，輔料石灰石或白云石為破碎成3?50mm的輔料(允許摻入少量3_以下的鐵礦石與輔料)。
[0009]細(xì)節(jié)上，步驟1中，經(jīng)預(yù)熱區(qū)使鐵礦石的表面水與結(jié)晶水蒸發(fā)后，在溫度900?1000 °C的高溫區(qū)焙燒0.5?1.5小時(shí)，使石灰石分解為氧化鈣Ca0+C02，且有部分Si02+Ca0=CaSi03，使熔化的粉煤灰與氧化鈣固化后，進(jìn)入降溫區(qū)進(jìn)行900至300°C的降溫，時(shí)長(zhǎng)約2?4小時(shí)，后經(jīng)破碎送入回轉(zhuǎn)窯。步驟4中，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原區(qū)的溫度為1150?1250°C、還原時(shí)間1?2小時(shí)；出爐時(shí)，位于回轉(zhuǎn)窯頭端的出料口處采用水封結(jié)構(gòu)，爐料出爐后直接入水以避免再次氧化。這些工藝參數(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)或常規(guī)技術(shù)。
[0010]另外，所述鐵礦石為鐵鋁硅伴生礦、含紅土鎳鐵礦或一般鐵礦。還包括有步驟6，對(duì)尾礦(鐵鋁硅伴生礦)再用燒堿浸選方法，可選出鐵鋁伴生礦中的氧化鋁等。
[0011]在焙燒過(guò)程可根據(jù)鼓風(fēng)量計(jì)算高配煤炭，利用煤的不同構(gòu)成成分的燃燒速度不同，盡量使揮發(fā)分充分燃燒而保留碳份。使致碳粒與鐵礦石混合物熔在一起。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，最大的差異點(diǎn)就是對(duì)貧鐵礦石還原焙燒方法采用所謂的兩步焙燒法。該方法的優(yōu)勢(shì)在于:
1、直接使用煤基作為燃料與還原劑，不需要焦炭與煤制氣；
2、容易且經(jīng)濟(jì)的提取氧化鋁(鐵鋁硅伴生礦)；
3、尾礦主要成分為硅酸鈣可以直接利用；
4、沒(méi)有固體廢棄物；
5、由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)低度難選鐵礦的綜合利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。
[0013]總之，本發(fā)明解決了幾十年來(lái)對(duì)鐵鋁硅伴生礦等低度難選鐵礦無(wú)法應(yīng)用的難題。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明基于國(guó)內(nèi)大量的貧鐵礦石難以利用及利用率低的實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)有選礦技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種鐵礦石還原焙燒方法。該方法以傳統(tǒng)立窯和回轉(zhuǎn)窯為基礎(chǔ)，或以本發(fā)明人已獲授權(quán)的ZL2014 2 0044504.9號(hào)專利公開(kāi)的混合窯爐為基礎(chǔ)，該混合窯爐包括回轉(zhuǎn)窯和立窯，立窯上部設(shè)有煙道，立窯下部連接有物料傳輸通道，該物料傳輸通道一端與立窯下部連通、另一端與回轉(zhuǎn)窯尾端連通，立窯頂部開(kāi)設(shè)有進(jìn)料口，回轉(zhuǎn)窯頭端設(shè)有出料口 ；
所述鐵礦石還原焙燒方法為兩步焙燒法:
步驟1，配料，鐵礦石(破碎成3?50mm)及輔料(石灰石或白云石)(破碎成3?30mm)按三元配比(Si02，Ca0，MgO )平衡并與已破碎煤炭混合拌勻(允許摻入少量3mm以下的鐵礦石與輔料)。
[0015]步驟2，焙燒，混合料進(jìn)入立窯焙燒，經(jīng)預(yù)熱區(qū):鐵礦石的表面水與結(jié)晶水蒸發(fā)；使高溫區(qū)溫度900?1000°C，0.5?1.5小時(shí)，使石灰石分解為Ca0+C02，且有部分Si02+Ca0=CaSi03，熔化的粉煤灰與氧化鈣固化，降溫區(qū)900?300°C約2?4小時(shí)，破碎排出。
[0016]焙燒過(guò)程可根據(jù)鼓風(fēng)量計(jì)算高配煤炭，利用煤的不同構(gòu)成成分的燃燒速度不同，盡量使揮發(fā)分充分燃燒而保留碳份。使致碳粒與鐵礦石混合物熔在一起；
步驟3，將在立窯中完成焙燒鐵礦石混合物直接送入回轉(zhuǎn)窯或者送入與立窯連通的回轉(zhuǎn)窖尾端；
步驟4，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為還原氣氛，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原區(qū)的溫度為1150?1250°C、還原時(shí)間1?2小時(shí)，完成還原過(guò)程后的爐料即可出爐；須保證出爐過(guò)程不被重新氧化。所述還原氣氛按常規(guī)為C0氣氛。
[0017]步驟5，對(duì)經(jīng)兩次焙燒后的鐵礦石混合物進(jìn)行破碎、球磨、磁選常規(guī)選礦后，可得高品位還原鐵(鎳鐵，焙燒鎳鐵礦時(shí))和尾礦；
步驟6對(duì)尾礦再用燒堿浸選方法，可選出氧化鋁(對(duì)鐵鋁硅伴生礦)。
[0018]實(shí)施本發(fā)明時(shí)，低品位的鐵礦石與燃料(還原劑、單一的煤或者混合煤)連同低品位鐵礦石及按需要添加的白云石或石灰石一起混合由進(jìn)料口投入到立窯中。物料先在立窯的燃燒室內(nèi)被加熱，鐵礦石受到高溫加熱，蒸發(fā)出表面水與結(jié)晶水，并開(kāi)始初級(jí)還原，在高溫區(qū)還將破壞鐵礦石的原物相結(jié)構(gòu)，有助力后續(xù)還原和選礦。立窯內(nèi)的鐵礦石在經(jīng)過(guò)進(jìn)風(fēng)管的風(fēng)口時(shí)，溫度會(huì)急劇下降。然后鐵礦石再落入到物料傳輸通道內(nèi)，并進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中。由于此時(shí)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的鐵礦石中仍然具有較高的溫度熱量，且礦物(礦石與燃料的混合物)還含有相當(dāng)數(shù)量的還原劑(由熱平衡方程決定)，有利于在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的深度還原。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)受到較均衡的加熱，保持1150?1250度及高還原氣氛50分鐘以上，使礦物得以充分還原。(回轉(zhuǎn)窯的加熱過(guò)程為公知常識(shí)，在此不再詳細(xì)贅述)?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的尾氣，其中含有較高溫度的熱量及還原氣體與粉塵，再進(jìn)入立窯內(nèi)，對(duì)該部分作出了一個(gè)回收作用，節(jié)省了資源。此外由于選擇的溫度較低，尾礦中的氧化鋁等沒(méi)有受到高溫的破壞，可以對(duì)尾礦進(jìn)一步的綜合利用。
[0019]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，因鐵礦石的構(gòu)成千差萬(wàn)別，現(xiàn)無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)展式綜述，因此上述實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明兩步焙燒法構(gòu)思的前提下，可做出許多變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，即本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵礦石還原焙燒方法，以傳統(tǒng)立窯和回轉(zhuǎn)窯為基礎(chǔ)或以混合窯爐為基礎(chǔ)，該混合窯爐包括立窯和回轉(zhuǎn)窯，立窯上部設(shè)有煙道，立窯下部連接有物料傳輸通道，該物料傳輸通道一端與立窯下部連通、另一端與回轉(zhuǎn)窯尾端連通，立窯頂部開(kāi)設(shè)有進(jìn)料口，回轉(zhuǎn)窯頭端設(shè)有出料口； 所述鐵礦石還原焙燒方法為兩步焙燒法， 步驟1，配料， 鐵礦石及輔料按三元配比Si02，CaO，MgO平衡并與已破碎煤炭混合拌勻得混合料； 步驟2，焙燒， 步驟1完成的混合料進(jìn)入立窯按常規(guī)工藝預(yù)熱、焙燒和降溫后出爐，焙燒完成經(jīng)破碎后排出送入回轉(zhuǎn)窖; 步驟3，將在立窯中完成焙燒的鐵礦石混合物經(jīng)破碎后直接送入回轉(zhuǎn)窯或是與立窯連通的回轉(zhuǎn)窯尾端； 步驟4，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為常規(guī)還原氣氛，按常規(guī)完成還原過(guò)程后所得的爐料即可出爐； 步驟5，對(duì)經(jīng)兩次焙燒后的爐料進(jìn)行破碎、球磨、磁選常規(guī)選礦后，可得高品位還原鐵和尾礦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵礦石還原焙燒方法，其特征是，所述鐵礦石及輔料石灰石或白云石按Si02、CaO、MgO的平衡配料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，所述鐵礦石為破碎成3?50mm的鐵礦石，輔料石灰石或白云石為破碎成3?30mm的輔料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，步驟1中，經(jīng)預(yù)熱區(qū)使鐵礦石的表面水與結(jié)晶水蒸發(fā)后，在溫度900?1000°C的高溫區(qū)焙燒0.5?1.5小時(shí)，使石灰石分解為氧化鈣Ca0+C02，且有部分Si02+Ca0=CaSi03，使熔化的粉煤灰與氧化鈣固化后，進(jìn)入降溫區(qū)進(jìn)行900至300°C的降溫，時(shí)長(zhǎng)約2?4小時(shí)，后經(jīng)破碎送入回轉(zhuǎn)窯。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，步驟4中，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原區(qū)的溫度為1150?1250°C、還原時(shí)間1?2小時(shí)；出爐時(shí)，位于回轉(zhuǎn)窯頭端的出料口處采用水封結(jié)構(gòu)，爐料出爐后直接入水以避免再次氧化。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，所述鐵礦石為鐵鋁硅伴生礦或紅土鎳鐵礦或一般鐵礦的還原焙燒。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，還包括有步驟6，對(duì)鐵鋁伴生礦尾礦再用燒堿浸選方法，選出鐵鋁伴生礦中的氧化鋁。
【專利摘要】一種鐵礦石還原焙燒方法，提供了一種用于低品位難選鐵礦石如紅土鎳鐵礦、鐵鋁硅伴生礦等通過(guò)立窯和回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行兩次法還原焙燒，低成本直接生產(chǎn)還原鐵（鎳鐵）的途徑，并實(shí)現(xiàn)對(duì)低品位難選鐵礦（鐵鋁硅伴生礦）的綜合利用。本發(fā)明直接使用煤碳作為燃料與還原劑，不需要焦炭與煤制氣；容易且經(jīng)濟(jì)的提取氧化鋁（鐵鋁硅伴生礦）；尾礦主要成分為硅酸鈣可以直接利用；沒(méi)有固體廢棄物；由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)低度難選鐵礦的綜合利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。
【IPC分類】C22B1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105369034
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510730456
【發(fā)明人】李貴根, 唐文林
【申請(qǐng)人】深圳金美威電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日