一種含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工冶金領域，具體涉及一種含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方 法。
【背景技術】
[0002] 鐵精礦如白75Γ鄂博鐵精礦是一種同時含有氣、鐘和納兀素等有害兀素特殊鐵精 礦，其鐵元素重量百分含量為62wt %左右，氟元素重量百分含量為0. 7wt %以下，氧化鉀 (K2O)和氧化鈉（Na2O)的重量百分含量均在0. 15%~0.30%的水平。氟、鉀和鈉元素對鐵 精礦為原料生產的燒結礦和球團礦的質量，以及高爐煉鐵過程產生諸多不利影響，如燒結 礦粘結相強度低，球團礦還原膨脹率高，燒結礦和球團礦軟融溫度低、熔融區間寬等不利影 響；高爐爐渣的熱穩定性差，不利于高爐順行，并影響高爐長壽。如果在燒結礦和球團礦生 產之前，對鐵精礦進行預處理，脫除其中的氟、鉀和鈉元素等有害元素，將有效提高燒結礦 和球團礦的質量，并減輕對高爐煉鐵的危害。
[0003] 發明專利申請CN 102367513A公開了"一種煉鐵燒結礦脫除鉀、鈉的方法"，該專 利申請提出通過提高燒結過程的還原性氣氛來脫除燒結礦中的氧化鉀和氧化鈉。發明專利 申請CN 103397177A公開了 "一種鐵礦石中提取鉀鈉并同步制備煉鐵爐料的方法"，其中也 提出通過配碳在球團焙燒過程中制造還原性氣氛，促使氧化鉀和氧化鈉還原成金屬鉀和鈉 的蒸氣，從鐵精礦中脫除。但是，對于上述采用還原性氣氛脫除礦中的氧化鉀和氧化鈉，其 最高脫除率分別僅在60%和30%左右。一方面，雖然金屬鉀、鈉的熔點和沸點較低，金屬鈉 的沸點為883°C，金屬鉀的沸點為764°C，容易從料層中揮發，但是料層邊緣位置的還原性 氣氛有限，即使鉀、鈉蒸氣揮發至料層邊緣，會很快被空氣中的氧氣氧化，又重新生成氧化 鉀和氧化鈉，而氧化鉀和氧化鈉的沸點較高，分別為1500 °C和1275°C，使其在料層的邊緣 凝結，形成比較厚的含氧化鉀和氧化鈉的礦料層，降低鉀、鈉的脫除率；另一方面，燒結料層 停留在氧化鉀和氧化鈉能夠被碳直接還原或被CO間接還原的溫度段的時間很短暫，而且 燒結料層的配碳量也很有限，只有4%左右，因此，鐵精礦中依靠配碳還原降低氧化鉀和氧 化鈉含量的可行性較差。
【發明內容】
[0004] 為了更加有效脫除含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦中的氟、鉀和鈉等有害元素，本發明 采用以下的通過利用微波焙燒，焙燒過程中產生的含有氟、鉀和鈉元素的物質一部分進入 煙氣中，另一部分通過在微波焙燒過程中，保持礦料料層下部處于負壓狀態，從而富集在礦 料料層的底部，焙燒結束后，利用水沖洗礦料料層的底部去除氟、鉀和鈉元素的新的技術方 案：
[0005] 一種含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法，所述的預處理方法包括對所述鐵 精礦的礦料進行微波焙燒和微波焙燒后的水沖洗；并且，在所述微波焙燒過程中，保持礦料 料層下部處于負壓狀態。
[0006] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，所述鐵精礦 中鐵元素的重量百分含量為60wt%~65wt%，氧化鉀的重量百分含量為0. 15wt%~ 0. 30wt %，氧化鈉的重量百分含量為0. 15wt %~0. 30wt %，氟兀素的重量百分含量為 0.1 wt % ~0. 7wt %。
[0007] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，通過在所述的 礦料料層下方設置抽風系統，在微波焙燒過程中啟動抽風，保持礦料料層下部處于8~ 12kPa的負壓狀態。
[0008] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，所述鐵精礦 的礦料平鋪在工業微波爐的爐箅上進行所述的微波焙燒，其中，礦料料層厚度為200~ 300mm，焙燒溫度為1100°C~1150°C，焙燒時間為30~40min。
[0009] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，所述鐵精礦的 礦料在進行微波焙燒前添加水進行處理。
[0010] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，所述鐵精礦的 礦料為150目以下的粒子。
[0011] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，采用在礦料料 層下方安裝多個均勻分布的噴嘴從下向上向礦料料層底部噴水進行所述的微波焙燒后的 水沖洗，其中，水壓為3~5MPa，用水流量為200~300L/min，沖洗時間為5~15min。
[0012] 作為上述的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法的優選方案，所述的預處理 方法還包括以下對氟、鉀和鈉元素的回收處理：將微波焙燒中產生的煙氣通入所述沖洗過 微波焙燒后的礦料的水中，得待回收漿液，然后對上述待回收漿液進行過濾得濾液，往上述 濾液中加入氫氟酸，將其中的氧化鉀和氧化鈉轉化成氟化鉀和氟化鈉，然后加熱濃縮分離。
[0013] 本發明的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法，提供了一種通過保持礦料料 層下部處于負壓狀態進行微波焙燒，然后利用水沖洗礦料料層的底部，對含氟、鉀和鈉元 素的鐵精礦進行氟、鉀和鈉元素去除預處理的新的技術方案，與現有技術相比具有如下優 占.
[0014] 1)本發明不需要額外加入還原劑，減少帶入其他雜質，利用微波加熱料層，消除燃 煤污染；
[0015] 2)可以使鐵精礦中氟、鉀和鈉元素富集于礦料料層底部的薄層中，沖洗去除率 高，氟、鉀和鈉元素的去除率分別可以達到75wt %~80wt %、70wt %~75wt %、60wt %~ 70wt% ；
[0016] 3)能夠有效回收從鐵精礦中脫除的氟、鉀和鈉元素，防止了氟、鉀和鈉元素脫除過 程中煙氣及沖洗水對大氣和水體造成污染；
[0017] 4)采用微波對礦料料層進行加熱，代替了配碳或使用燃氣，可同時減輕環境污染， 并提高焙燒生產效率。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的一種含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發明的一種含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法，所述的預處理方法包括 對所述鐵精礦的礦料進行微波焙燒和微波焙燒后的水沖洗；并且，在所述微波焙燒過程中， 保持礦料料層下部處于負壓狀態。
[0020] 本發明的含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦的預處理方法，所述的氟元素主要以螢石 (CaF2)的形式存在，IKKTC以上氟化鈣能與含氟、鉀和鈉元素的鐵精礦中的二氧化硅反應 生成氟化硅，氟化硅在室溫下即為氣體；在微波焙燒過程中，反應生成的氟化硅進入焙燒煙 氣。由于礦料中含水，焙燒過程中水與螢石會生成氟化氫，生成的氟化氫也進入焙燒煙氣。 同時，氟化鈣與氧化鉀或氧化鈉分別反應生成氟化鉀和氟化鈉，氟化鉀和氟化鈉的沸點分 別為1505°C和1704°C。采用微波輻射對料層進行加熱，與傳統的燒結礦和球團礦生產工藝 相比，料層內溫度分布將更加均勻，在微波焙燒過程中，同時保持礦料料層下部處于負壓狀 態，生成的氟化鉀和氟化鈉以及鐵精礦中原有的氧化鈉和氧化鉀容