一種鐵礦石還原焙燒方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]鐵礦石主要是鐵氧化合物，在煉鐵焙燒過程中，主要反應是Fe203+3C0經高溫一一2Fe+3C02的過程，這一過程的基本原理早已是業內常識。
[0003]我國的鐵礦石儲量較大，但基本上都是低品位的貧礦，呈現貧、細和雜等特點，復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入生產工序；再加上國內合理開發和綜合利用的技術水平不高，生產工藝和裝備都相對落后，導致精礦品位和回收率較低，難以滿足低成本冶煉的生產要求。而要利用這些貧礦，通常都需要先對貧礦進行富集提升。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]對于磁選方法，由于赤鐵礦、褐鐵礦等的磁性很弱，即使高強磁性也只能使低品位鐵礦提3?4個品位。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。目前應用較為廣泛的是磁化焙燒-磁選的聯合處理方法，該方法相對于其他幾種能夠將低品位的鐵礦提升較多的品位，通常可提升9?12品位。現在基本上都是采用回轉窯進行磁化焙燒。然而，現有的回轉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窯結圈不能正常生產等問題。
【發明內容】
[0005]本發明解決的問題是: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立窯和回轉窯兩次法還原焙燒，低成本直接生產還原鐵(鎳鐵)的途徑，并實現對低品位難選鐵礦(鐵鋁硅伴生礦)的綜合利用。
[0006]本發明是通過提供一種鐵礦石還原焙燒方法來解決該問題。
[0007]本發明給示了一種鐵礦石還原焙燒方法，以傳統立窯和回轉窯為基礎或以本發明人已獲授權的ZL2014 2 0044504.9號專利公開的混合窯爐為基礎，該混合窯爐包括回轉窯和立窯，立窯上部設有煙道，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、另一端與回轉窯尾端連通，立窯頂部開設有進料口，回轉窯頭端設有出料口 ；
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完成的混合料進入立窯按常規工藝預熱、焙燒和降溫后出爐，焙燒完成經破碎后排出送入回轉窖;
步驟3，將在立窯中完成焙燒的鐵礦石混合物經破碎后直接送入回轉窯或是與立窯連通的回轉窯尾端； 步驟4，回轉窯內為常規還原氣氛，按常規完成還原過程后的爐料即可出爐；
步驟5，對經兩次焙燒后的鐵礦石混合物進行破碎、球磨、磁選常規選礦后，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]細節上，步驟1中，經預熱區使鐵礦石的表面水與結晶水蒸發后，在溫度900?1000 °C的高溫區焙燒0.5?1.5小時，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，進入降溫區進行900至300°C的降溫，時長約2?4小時，后經破碎送入回轉窯。步驟4中，回轉窯內還原區的溫度為1150?1250°C、還原時間1?2小時；出爐時，位于回轉窯頭端的出料口處采用水封結構，爐料出爐后直接入水以避免再次氧化。這些工藝參數均為現有技術或常規技術。
[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]在焙燒過程可根據鼓風量計算高配煤炭，利用煤的不同構成成分的燃燒速度不同，盡量使揮發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]本發明與現有技術相比，最大的差異點就是對貧鐵礦石還原焙燒方法采用所謂的兩步焙燒法。該方法的優勢在于:
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、容易且經濟的提取氧化鋁(鐵鋁硅伴生礦)；
3、尾礦主要成分為硅酸鈣可以直接利用；
4、沒有固體廢棄物；
5、由于實現了對低度難選鐵礦的綜合利用，經濟價值極高。
[0013]總之，本發明解決了幾十年來對鐵鋁硅伴生礦等低度難選鐵礦無法應用的難題。
【具體實施方式】
[0014]本發明基于國內大量的貧鐵礦石難以利用及利用率低的實現，在現有選礦技術的基礎上，提出了一種鐵礦石還原焙燒方法。該方法以傳統立窯和回轉窯為基礎，或以本發明人已獲授權的ZL2014 2 0044504.9號專利公開的混合窯爐為基礎，該混合窯爐包括回轉窯和立窯，立窯上部設有煙道，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、另一端與回轉窯尾端連通，立窯頂部開設有進料口，回轉窯頭端設有出料口 ；
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，混合料進入立窯焙燒，經預熱區:鐵礦石的表面水與結晶水蒸發；使高溫區溫度900?1000°C，0.5?1.5小時，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900?300°C約2?4小時，破碎排出。
[0016]焙燒過程可根據鼓風量計算高配煤炭，利用煤的不同構成成分的燃燒速度不同，盡量使揮發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窯或者送入與立窯連通的回轉窖尾端；
步驟4，回轉窯內為還原氣氛，回轉窯內還原區的溫度為1150?1250°C、還原時間1?2小時，完成還原過程后的爐料即可出爐；須保證出爐過程不被重新氧化。所述還原氣氛按常規為C0氣氛。
[0017]步驟5，對經兩次焙燒后的鐵礦石混合物進行破碎、球磨、磁選常規選礦后，可得高品位還原鐵(鎳鐵，焙燒鎳鐵礦時)和尾礦；
步驟6對尾礦再用燒堿浸選方法，可選出氧化鋁(對鐵鋁硅伴生礦)。
[0018]實施本發明時，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料口投入到立窯中。物料先在立窯的燃燒室內被加熱，鐵礦石受到高溫加熱，蒸發出表面水與結晶水，并開始初級還原，在高溫區還將破壞鐵礦石的原物相結構，有助力后續還原和選礦。立窯內的鐵礦石在經過進風管的風口時，溫度會急劇下降。然后鐵礦石再落入到物料傳輸通道內，并進入回轉窯中。由于此時進入回轉窯內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)還含有相當數量的還原劑(由熱平衡方程決定)，有利于在回轉窯內的深度還原。在回轉窯內受到較均衡的加熱，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。(回轉窯的加熱過程為公知常識，在此不再詳細贅述)。回轉窯內產生的尾氣，其中含有較高溫度的熱量及還原氣體與粉塵，再進入立窯內，對該部分作出了一個回收作用，節省了資源。此外由于選擇的溫度較低，尾礦中的氧化鋁等沒有受到高溫的破壞，可以對尾礦進一步的綜合利用。
[0019]以上所述實施例僅表達了本發明的一種實施方式，因鐵礦石的構成千差萬別，現無法進行擴展式綜述，因此上述實施例不能理解為對本發明專利保護范圍的限制。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明兩步焙燒法構思的前提下，可做出許多變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍，即本發明的保護范圍應以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種鐵礦石還原焙燒方法，以傳統立窯和回轉窯為基礎或以混合窯爐為基礎，該混合窯爐包括立窯和回轉窯，立窯上部設有煙道，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、另一端與回轉窯尾端連通，立窯頂部開設有進料口，回轉窯頭端設有出料口； 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完成的混合料進入立窯按常規工藝預熱、焙燒和降溫后出爐，焙燒完成經破碎后排出送入回轉窖; 步驟3，將在立窯中完成焙燒的鐵礦石混合物經破碎后直接送入回轉窯或是與立窯連通的回轉窯尾端； 步驟4，回轉窯內為常規還原氣氛，按常規完成還原過程后所得的爐料即可出爐； 步驟5，對經兩次焙燒后的爐料進行破碎、球磨、磁選常規選礦后，可得高品位還原鐵和尾礦。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1或2或3所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，步驟1中，經預熱區使鐵礦石的表面水與結晶水蒸發后，在溫度900?1000°C的高溫區焙燒0.5?1.5小時，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，進入降溫區進行900至300°C的降溫，時長約2?4小時，后經破碎送入回轉窯。5.根據權利要求4所述鐵礦石還原焙燒方法:其特征是，步驟4中，回轉窯內還原區的溫度為1150?1250°C、還原時間1?2小時；出爐時，位于回轉窯頭端的出料口處采用水封結構，爐料出爐后直接入水以避免再次氧化。6.根據權利要求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.根據權利要求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立窯和回轉窯進行兩次法還原焙燒，低成本直接生產還原鐵（鎳鐵）的途徑，并實現對低品位難選鐵礦（鐵鋁硅伴生礦）的綜合利用。本發明直接使用煤碳作為燃料與還原劑，不需要焦炭與煤制氣；容易且經濟的提取氧化鋁（鐵鋁硅伴生礦）；尾礦主要成分為硅酸鈣可以直接利用；沒有固體廢棄物；由于實現了對低度難選鐵礦的綜合利用，經濟價值極高。
【IPC分類】C22B1/02
【公開號】CN105369034
【申請號】CN201510730456
【發明人】李貴根, 唐文林
【申請人】深圳金美威電子有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月2日