制備鐵粉的方法和系統與流程

本發明涉及制備鐵粉的方法，以及制備鐵粉的系統。

背景技術：

我國鐵礦資源具有“貧”、“細”、“雜”的主要特點，平均鐵品位32％，比世界平均鐵品位低11個百分點。鐵礦石作為鋼鐵行業的主要原料，通常需要經過選礦富集后才能進入高爐冶煉。隨著鋼鐵工業的快速發展，一些易選鐵礦和鐵品位較高的富礦不斷消耗。因此如何有效開發利用一些低品位難選鐵礦如鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦等和一些工業固體廢棄物如拜耳法赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣等含鐵資源成為主要的研究方向。

經過檢索現有文獻和專利，已有通過隧道窯、回轉窯、豎爐或轉底爐處理這些含鐵資源生產金屬化球團，進而磨礦磁選生產金屬鐵粉的工藝。但現場在進行磨礦磁選生產時，采用多段磨礦磁選。而磨礦作業是一個能耗很高的作業，特別是當需要進行細磨和超細磨時，能耗更高。統計結果表明，全世界磨礦消耗的電能約占當年發電總量的5％；在投資上，磨礦作業占整個選礦廠投資的60％左右，耗電量約占全廠投資的30％～70％，生產經營費也占全廠投資的40％～50％；在技術上，磨礦作業存在的主要問題就是能耗高，效率低。

因此，改進磨礦方法，降低磨礦能耗具有重要意義。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種制備鐵粉的方法，該方法將金屬化球團破碎后，在磨礦過程中加入石灰，簡化磨選流程，得到高品位金屬鐵粉。該金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種制備鐵粉的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將金屬化球團進行破碎處理，以便得到球團顆粒；將所述球團顆粒進行第一磨礦處理，以便獲得第一磨礦粉末；將所述第一磨礦粉末進行第一磁選處理，以便得到第一礦渣和第一鐵粉；將所述第一鐵粉進行第二磨礦處理，以便獲得第二磨礦粉末；以及將所述第二磨礦粉末進行第二磁選處理，以便得到第二礦渣和第二鐵粉，其中，在所述第一磨礦處理和/或第二磨礦處理中添加石灰，所述石灰的加入量為所述金屬化球團的質量的(3-5)％。

根據本發明實施例的制備鐵粉的方法，在磨礦過程中加入石灰，石灰通過調節礦粒的可流動性，降低礦漿粘度，促進顆粒分散，從而提高礦漿的可流動性，阻止顆粒間的團聚，進而改善粉磨效果，大幅降低磨礦能耗。此外，該方法有效提高金屬鐵粉的鐵品位和鐵回收率，并且，該方法獲得的金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

另外，根據本發明上述實施例的制備鐵粉的方法，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的實施例，所述金屬化球團全鐵質量分數為25％～60％，金屬鐵質量分數為20％～57％，金屬化率為80％～95％。

根據本發明的實施例，該方法進一步包括：將含鐵礦石進行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團，其中，所述含鐵礦石為選自鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦、赤泥、銅渣、鎳渣和鉛鋅冶煉渣的至少一種。

根據本發明的實施例，所述球團顆粒的粒徑不大于2毫米。

根據本發明的實施例，所述第一磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的所述第一磨礦粉末占總質量的(60-65)％。

根據本發明的實施例，所述第二磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的所述第一磨礦粉末占總質量的(70-75)質量％。

根據本發明的另一方面，本發明提供了一種實施前述制備鐵的方法的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：破碎機，所述破碎機包括金屬化球團入口和球團顆粒出口；第一磨礦機，所述第一磨礦機具有球團顆粒入口、第一石灰入口和第一磨礦粉末出口，所述球團顆粒入口與所述球團顆粒出口相連；第一磁選機，所述第一磁選機具有第一磨礦粉末入口、第一礦渣出口和第一鐵粉出口，所述第一磨礦粉末入口與所述第一磨礦粉末出口相連；第二磨礦機，所述第二磨礦機具有第一鐵粉入口、第二石灰入口和第二磨礦粉末出口，所述第一鐵粉入口與所述第一鐵粉出口相連；以及第二磁選機，所述第二磁選機具有第二磨礦粉末入口、第二礦渣出口和第二鐵粉出口，所述第二磨礦粉末入口與所述第二磨礦粉末出口相連。

根據本發明實施例的制備鐵粉的系統，第一磨礦機和第二磨礦機分別具有第一石灰入口和第二石灰入口，從而，在磨礦過程中加入石灰，石灰通過調節礦粒的可流動性，降低礦漿粘度，促進顆粒分散，從而提高礦漿的可流動性，阻止顆粒間的團聚，進而改善粉磨效果，大幅降低磨礦能耗。此外，利用該系統制備得到的有效提高金屬鐵粉的鐵品位和鐵回收率顯著提高，并且，該系統獲得的金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

另外，根據本發明上述實施例的制備鐵粉的系統，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的實施例，該系統進一步包括：還原焙燒裝置，所述還原焙燒裝置具有含鐵礦石入口和金屬化球團出口，所述金屬化球團出口與所述金屬化球團入口相連。

根據本發明的實施例，所述還原焙燒裝置為選自隧道窯、回轉窯、豎爐和轉底爐的至少一種。

根據本發明的實施例，所述第一磨礦機和所述第二磨礦機為棒磨機或球磨機，所述第一磁選機和所述第二磁選機為磁選機或磁選管。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據本發明一個實施例的制備鐵的方法的流程示意圖；

圖2顯示了根據本發明又一個實施例的制備鐵的方法的流程示意圖；

圖3顯示了根據本發明一個實施例的制備鐵的系統的結構示意圖；

圖4顯示了根據本發明又一個實施例的制備鐵的系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

需要說明的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進一步地，在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種制備鐵粉的方法。參考圖1，根據本發明的實施例，對該法進行解釋說明，該方法包括：

S100破碎處理

根據本發明的實施例，將金屬化球團進行破碎處理，得到球團顆粒。由此，球團顆粒的粒徑小，有利于后續的磨礦磁選，便于充分分離金屬化球團中的鐵，并且，鐵的品位高。

其中，需要說明的是，金屬化球團的種類不受特別的限制，只要是含單質鐵的金屬化球團即可。

根據本發明的實施例，金屬化球團全鐵質量分數為25％～60％，金屬鐵質量分數為20％～57％，金屬化率為80％～95％。由此，金屬化球團的含鐵量高，雜質少，鐵粉的產率和品位高。

根據本發明的實施例，球團顆粒的粒徑不大于2毫米。由此，球團顆粒的粒徑小，便于磨礦磁選充分分離金屬化球團中的鐵，并且，分離得到的鐵的品位更高。

S200第一磨礦處理

根據本發明的實施例，將球團顆粒進行第一磨礦處理，獲得第一磨礦粉末。由此，通過磨礦獲得磨礦粉末，便于后續進行磁選處理。

根據本發明的實施例，第一磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的第一磨礦粉末占總質量的(60-65)％。由此，第一磨礦粉末的粒徑較小，便于后續磁選處理充分進行渣鐵分離。

S300第一磁選處理

根據本發明的實施例，將第一磨礦粉末進行第一磁選處理，得到第一礦渣和第一鐵粉。由此，通過第一磁選處理，對第一磨礦粉末進行初步的渣鐵分離。

S400第二磨礦處理

根據本發明的實施例，將第一鐵粉進行第二磨礦處理，獲得第二磨礦粉末。由此，對第一鐵粉進行進一步的磨礦，使渣鐵充分解離，使鐵粉的純度更高。

根據本發明的實施例，第二磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的第一磨礦粉末占總質量的(70-75)質量％。由此，第一磨礦粉末的粒徑更小，便于后續進一步磁選處理充分進行渣鐵分離，金屬鐵粉的鐵品位和鐵回收率高，并且，鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

S500第二磁選處理

根據本發明的實施例，將第二磨礦粉末進行第二磁選處理，得到第二礦渣和第二鐵粉。由此，通過第二磁選處理，對第二磨礦粉末再次進行的渣鐵充分離，鐵粉的鐵品位和鐵回收率高，根據本發明的一些實施例，鐵粉的鐵品位為95％以上，鐵回收率為90％左右。并且金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少。

根據本發明的實施例，在第一磨礦處理和/或第二磨礦處理中添加石灰，該石灰的加入量為金屬化球團的質量的(3-5)％。發明人發現，當石灰用量小于3％時，改善效果不明顯；當石灰用量大于5％時，礦漿粘度逐漸變大，流動性差，導致磨礦效果變差；當石灰用量為(3-5)％時，石灰通過調節礦粒的可流動性，降低礦漿粘度，促進顆粒分散，從而提高礦漿的可流動性，阻止顆粒間的團聚，進而改善粉磨效果，對磨礦的粒度要求降低，大幅降低磨礦能耗。

參考圖2，根據本發明的實施例，該方法進一步包括：

S600還原焙燒處理

根據本發明的實施例，將含鐵礦石進行還原焙燒處理，得到金屬化球團，其中，含鐵礦石為選自鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦、赤泥、銅渣、鎳渣和鉛鋅冶煉渣的至少一種。由此，多種礦石原料，通過還原焙燒處理均可獲得金屬化球團，適用范圍廣。

根據本發明的另一方面，本發明提供了一種實施前述制備鐵的方法的系統。參考圖3，根據本發明的實施例，對該系統進行解釋說明，該系統包括：破碎機100、第一磨礦機200、第一磁選機300、第二磨礦機400和第二磁選機500。下面對該系統的各裝置進行具體解釋說明：

破碎機100：根據本發明的實施例，破碎機100包括金屬化球團入口101和球團顆粒出口102。由此，通過破碎機得到粒徑小的球團顆粒，有利于后續的磨礦磁選，便于充分分離金屬化球團中的鐵，并且，鐵的品位高。

根據本發明的實施例，金屬化球團全鐵質量分數為25％～60％，金屬鐵質量分數為20％～57％，金屬化率為80％～95％。由此，金屬化球團的含鐵量高，雜質少，鐵粉的產率和品位高。

根據本發明的實施例，球團顆粒的粒徑不大于2毫米。由此，球團顆粒的粒徑小，便于磨礦磁選充分分離金屬化球團中的鐵，并且，分離得到的鐵的品位更高。

第一磨礦機200：根據本發明的實施例，第一磨礦機200具有球團顆粒入口201、第一石灰入口202和第一磨礦粉末出口203，其中，球團顆粒入口201與球團顆粒出口102相連。由此，通過第一磨礦機進行第一磨礦處理，獲得磨礦粉末，便于后續進行磁選處理。

根據本發明的實施例，第一磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的第一磨礦粉末占總質量的(60-65)％。由此，第一磨礦粉末的粒徑較小，便于后續磁選處理充分進行渣鐵分離。

第一磁選機300：根據本發明的實施例，第一磁選機300具有第一磨礦粉末入口301、第一礦渣出口302和第一鐵粉出口303，其中，第一磨礦粉末入口301與第一磨礦粉末出口203相連。由此，通過第一磁選機進行第一磁選處理，對第一磨礦粉末進行初步的渣鐵分離。

第二磨礦機400：根據本發明的實施例，第二磨礦機400具有第一鐵粉入口401、第二石灰入口402和第二磨礦粉末出口403，其中，第一鐵粉入口401與第一鐵粉出口303相連。由此，第二磨礦機對第一鐵粉進行進一步的磨礦，使渣鐵充分解離，使鐵粉的純度更高。

根據本發明的實施例，第二磨礦粉末中，粒徑不大于0.074mm的第一磨礦粉末占總質量的(70-75)質量％。由此，第一磨礦粉末的粒徑更小，便于后續進一步磁選處理充分進行渣鐵分離，金屬鐵粉的鐵品位和鐵回收率高，并且，鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

第二磁選機500：根據本發明的實施例，第二磁選機500具有第二磨礦粉末入口501、第二礦渣出口502和第二鐵粉出口503，其中，第二磨礦粉末入口501與第二磨礦粉末出口403相連。由此，通過第二磁選機進行第二磁選處理，對第二磨礦粉末再次進行的渣鐵分離，鐵粉的鐵品位和鐵回收率高，根據本發明的一些實施例，鐵粉的鐵品位為95％以上，鐵回收率為90％左右。并且金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少。

根據本發明的實施例，第一磨礦機200和第二磨礦機400為棒磨機或球磨機。由此，磨礦的效率高，渣鐵充分解離，便于后續磁選。

根據本發明的實施例，第一磁選機300和第二磁選機500為磁選機或磁選管。由此，磁選效率高、效果好，鐵粉的回收率高。

根據本發明實施例的制備鐵粉的系統，第一磨礦機和第二磨礦機分別具有第一石灰入口和第二石灰入口，從而，在磨礦過程中加入石灰，石灰通過調節礦粒的可流動性，降低礦漿粘度，促進顆粒分散，從而提高礦漿的可流動性，阻止顆粒間的團聚，進而改善粉磨效果，大幅降低磨礦能耗。此外，利用該系統制備得到的有效提高金屬鐵粉的鐵品位和鐵回收率顯著提高，并且，該系統獲得的金屬鐵粉的化學成分穩定，含碳量低，殘留元素與有害雜質含量少，可作為冶煉或鑄造生鐵的原料，也可用于粉末冶金，還可代替廢鋼作為煉鋼原料。

參考圖4，根據本發明的實施例，該系統進一步包括：還原焙燒裝置600，該還原焙燒裝置600具有含鐵礦石入口601和金屬化球團出口602，其中，金屬化球團出口602與金屬化球團入口101相連。由此，多種礦石原料，通過還原焙燒裝置進行還原焙燒處理均可獲得金屬化球團，系統的適用范圍廣。

根據本發明的實施例，所述還原焙燒裝置為選自隧道窯、回轉窯、豎爐和轉底爐的至少一種。由此，還原焙燒的時間短、溫度低，效果好。

下面參考具體實施例，對本發明進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發明的限制。

實施例1

以某銅渣金屬化球團為原料制備鐵粉，其中，銅渣金屬化球團的組成為：全鐵質量分數為25.91％，金屬鐵質量分數為22.51％，金屬化率為90.37％，Al₂O₃為20.11％，SiO₂為27.20％，CaO為6.63％，具體方法如下：

將該金屬化球團破碎至2mm以下，取兩組樣品進行平行試驗，一組不加石灰，另一組在第二段磨礦時加入3％的添加劑石灰。磨礦設備為三輥四筒棒磨機，磁選設備可以為磁選管。磨礦磁選的條件均為：第一段磨20min，磨礦細度為-0.074mm占64.81％，磁選的磁場強度為1800Oe；第二段磨20min，磨礦細度為-0.074mm占70.73％，磁選的磁場強度為1200Oe。

試驗結果如下表所示，可以看出加入石灰后，所得金屬鐵粉的鐵品位提高了6個百分點左右，回收率提高了5個百分點左右。

實施例2

以某鋁土礦金屬化球團為原料制備鐵粉，其中，鋁土礦金屬化球團的組成為：全鐵質量分數為28.85％，金屬鐵質量分數為23.99％，金屬化率為83.15％，Al₂O₃為18.21％，SiO₂為23.70％，CaO為10.56％，具體方法如下：

將該金屬化球團破碎至2mm以下，取兩組樣品進行平行試驗，一組不加石灰，另一組在第二段磨礦時加入4％的添加劑石灰。磨礦設備為三輥四筒棒磨機，磁選設備可以為磁選管。磨礦磁選的條件均為：第一段磨10min，磨礦細度為-0.074mm占60.84％，磁選的磁場強度為3500Oe；第二段磨30min，磨礦細度為-0.074mm占74.04％，磁選的磁場強度為800Oe。

試驗結果如下表所示，可以看出加入石灰后，所得金屬鐵粉的鐵品位提高了6個百分點左右，回收率提高了4個百分點左右。

實施例3

以某拜耳法赤泥金屬化球團為原料制備鐵粉，其中，拜耳法赤泥金屬化球團的組成為：全鐵質量分數為35.94％，金屬鐵質量分數為31.77％，金屬化率為88.40％，Al₂O₃為22.11％，SiO₂為25.12％，CaO為8.47％，具體方法如下：

將該金屬化球團破碎至2mm以下，取兩組樣品進行平行試驗，一組不加石灰，另一組在第二段磨礦時加入5％的添加劑石灰。磨礦設備為三輥四筒棒磨機，磁選設備可以為磁選管。磨礦磁選的條件為：第一組采用二段磨礦，第一段磨15min，磨礦細度為-0.074mm占61.87％，磁選的磁場強度為3500Oe；第二段磨25min，磨礦細度為72.68％，磁選的磁場強度為800Oe。另一組采用一段磨礦，一段磁選，第一段磨15min，磨礦細度為-0.074mm占76.87％，磁選的磁場強度為800Oe。

試驗結果如下表所示，可以看出，在達到幾乎相同的產品指標的前提下，加入石灰后，可以減少磨礦段數，從而實現能耗的降低。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。