由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統的制作方法

由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明提出了一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統，其中，由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法包括：將高磷鐵礦石進行破碎處理，以便得到鐵礦石顆粒；將所述鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物；將所述焙燒產物進行水淬冷卻；以及將經過所述水淬冷卻后的焙燒產物進行磨礦和磁選處理，以便分離得到鐵精礦粉。該方法將高磷鐵礦石在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，進而可以有效地提高鐵的品位及脫磷效率。
【專利說明】
由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統
技術領域
[0001 ]本發明屬于礦物加工-鐵礦石選礦技術領域，具體而言，本發明涉及由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統。
【背景技術】
[0002]伴隨全球鋼鐵工業的快速發展，優質鐵礦石資源大量消耗并趨于枯竭，為保證鋼鐵行業的可持續發展，對劣質鐵礦石資源的開發勢在必行。我國高磷鮞狀赤鐵礦極其豐富，總儲量約35億噸左右，其中工業儲量約16.8億噸，遠景儲量約18.2億噸，屬磷伴生礦，且赤鐵礦嵌布粒度極細相互層層包裹，必須磨至30μπι以下或者幾個微米才能使其環帶解離或鮞核單體解離，另外含磷礦物主要呈分散狀存在于鐵礦物中，導致磷難以脫去。由于磷含量較高，傳統高爐冶煉流程也很少使用，致使高磷鮞狀赤鐵礦多年來一直沒有得到有效的開發利用。
[0003]目前，國內對高磷鮞狀赤鐵礦利用開展了大量工作，主要體現在脫磷和提鐵兩方面，主要有反浮選工藝、磁化焙燒工藝、煤基直接還原-磁選等工藝，但受于脫磷率和鐵回收率的限制，至今仍未找到一套技術上可靠、經濟上合理的工藝方法。

【發明內容】

[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法和系統，利用該方法和系統可以有效地脫除高磷鐵礦石中的磷，獲得低磷鐵精礦粉。
[0005]根據本發明的一個方面，本發明提出了一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，包括:
[0006]將高磷鐵礦石進行破碎處理，以便得到鐵礦石顆粒；
[0007]將所述鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物；
[0008]將所述焙燒產物進行水淬冷卻；以及
[0009]將經過所述水淬冷卻后的焙燒產物進行磨礦和磁選處理，以便分離得到鐵精礦粉，
[0010]其中，所述還原氣氛包含二氧化碳和一氧化碳，其中，所述二氧化碳與所述一氧化碳的體積比為(10?100):1。
[0011]采用上述方法采用還原氣氛選擇性地將高磷鐵礦石中的赤鐵礦還原成具有強磁性的磁鐵礦，進而通過磁選處理有效地脫除高磷礦中的磷，獲得低磷鐵精礦粉。該方法流程短，采用氣體還原，不配煤質還原劑以減少鐵礦石中雜質的引入。
[0012]另外，根據本發明上述實施例的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0013]在本發明的一些實施例中，所述鐵礦石顆粒的平均粒徑為l-5mm，且含水量不高于10%o
[0014]在本發明的一些實施例中，所述磁化焙燒處理的溫度為600-1000攝氏度，時間為20-60分鐘。
[0015]在本發明的一些實施例中，所述磁化焙燒處理是在密閉絕氧和輻射加熱的條件下進行的。
[0016]根據本發明的另一方面，本發明提出了一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的系統，該系統適于實施前面所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，該系統包括:
[0017]破碎機，所述破碎機具有高磷鐵礦石入口和鐵礦石顆粒出口 ；
[0018]磁化焙燒爐，所述磁化焙燒爐具有還原氣入口、鐵礦石顆粒入口和焙燒產物出口，所述鐵礦石顆粒入口與所述鐵礦石顆粒出口相連；
[0019]球磨機，所述球磨機與所述焙燒產物出口相連；以及
[0020]磁選設備，所述磁選設備具有焙燒產物入口、鐵精礦粉出口和尾渣出口，所述焙燒產物入口與所述球磨機相連。
[0021]采用上述方法采用磁化焙燒爐在還原氣氛選擇性地將高磷鐵礦石中的赤鐵礦還原成具有強磁性的磁鐵礦，進而通過磁選設備有效地脫除高磷礦中的磷，獲得低磷鐵精礦粉。該方法流程短，采用氣體還原，不配煤質還原劑以減少鐵礦石中雜質的引入。
[0022]另外，根據本發明上述實施例的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的系統還可以具有如下附加的技術特征:
[0023]在本發明的一些實施例中，所述磁化焙燒爐為蓄熱式旋轉床。
[0024]在本發明的一些實施例中，所述還原氣入口鄰近所述焙燒產物出口，以使所述還原氣與所述高磷鐵礦石顆逆向接觸。
[0025]在本發明的一些實施例中，所述蓄熱式旋轉床的爐床上下均設置有輻射管。
[0026]在本發明的一些實施例中，所述磁化焙燒爐的還原氣入口與二氧化碳氣瓶和一氧化碳氣瓶相連。
【附圖說明】
[0027]圖1是根據本發明一個實施例的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法流程圖。
[0028]圖2是根據本發明一個實施例的由尚憐鐵礦石制備鐵精礦粉的系統的結構不意圖。
[0029]圖3是根據本發明一個實施例的磁化焙燒爐的橫截面的結構示意圖。
[0030]圖4是根據本發明一個實施例的磁化焙燒爐的局部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]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，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0032]根據本發明的一個方面，本發明提出一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法。根據本發明具體實施例的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，包括:將高磷鐵礦石進行破碎處理，以便得到鐵礦石顆粒;將所述鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物;將所述焙燒產物進行水淬冷卻；以及將經過所述水淬冷卻后的焙燒產物進行磨礦和磁選處理，以便分離得到鐵精礦粉。
[0033]采用上述方法采用還原氣氛選擇性地將高磷鐵礦石中的赤鐵礦還原成具有強磁性的磁鐵礦，進而通過磁選處理有效地脫除高磷礦中的磷，獲得低磷鐵精礦粉。該方法流程短，采用氣體還原，不配煤質還原劑以減少鐵礦石中雜質的引入。
[0034]下面參考圖1詳細描述本發明具體實施例的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法。
[0035]S100破碎處理
[0036]根據本發明的實施例，將含磷鐵礦石進行破碎處理，得到鐵礦石顆粒。通過破碎處理，得到小粒徑的鐵礦石顆粒，增加鐵礦石與還原氣的接觸面積，有利于充分還原。
[0037]根據本發明的實施例，鐵礦石顆粒的粒徑不受特別的限制，只要能與還原氣接觸保證氧化鐵充分還原為四氧化三鐵即可。根據本發明的一些實施例，鐵礦石顆粒的平均粒徑為I?5mm，且含水量不高于10%。鐵礦石顆粒的粒徑越小，與還原氣的接觸面積越大，有利于還原充分，但粒度過細容易被還原氣流帶走，發明人發現當鐵礦石顆粒的平均粒徑為I?5_時，即保證鐵礦石顆粒在有限時間內被還原充分，同時，不易被還原氣流帶走，造成原料損失。
[0038]S200磁化焙燒處理
[0039]根據本發明的實施例，將鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物；由此，通過磁化焙燒處理，使高磷鐵礦石中的氧化鐵還原為四氧化三鐵，進而便于通過磁選去除磷。
[0040]根據本發明的實施例，還原氣氛包含二氧化碳和一氧化碳。由此，采用二氧化碳和一氧化碳的混合氣作為還原氣體，同時控制好它們之間的比例保證一定的氧分壓，可以實現鐵礦石的氧化鐵還原為四氧化三鐵。
[0041]根據本發明的實施例，還原氣體中，二氧化碳和一氧化碳的體積比為(10?100):1。若該比例過小有可能造成具有強磁性的Fe3O4進一步還為浮士體，不易通過磁選回收，而比例過大會造成還原速率減慢，效果變差。當二氧化碳和一氧化碳的體積比為(10?100):1時，還原氣體的還原性適當，使氧化鐵只能還原為具有強磁性的四氧化三鐵，具體反應式如下:
[0042]Fe203+C0 = Fe304+C02
[0043]根據本發明的實施例，磁化焙燒處理的溫度為600?1000°C，時間為20?60min。由此，在該溫度條件下，保證鐵礦石只能被還原為具有強磁性的四氧化三鐵，并且，含磷礦物不被還原為單質磷進入含鐵相中，從而，有效地實現含磷鐵礦石的磷和鐵分離。發明人發現，溫度過低鐵礦石中的氧化鐵不易被還原氣體還原或者還原速度很慢，溫度過高礦物中的磷容易被還原進而進入到鐵相中，不能起到脫磷效果。
[0044]根據本發明的實施例，磁化焙燒處理是在絕氧輻射加熱的條件下進行的。由此，使磁化焙燒處理在成份穩定的還原氣氛中進行，保證氧化鐵只能還原為具有強磁性的四氧化三鐵。
[0045]進一步地，根據本發明的具體實施例，對上述磁化焙燒處理所采用的磁化焙燒爐進行說明，磁化焙燒爐的橫截面如圖3所示，磁化焙燒爐內的輻射管如圖4所示，爐體進行全密閉，采用上下輻射管加熱方式，可實現密閉絕氧加熱，確保爐內氣氛。物料上下受熱，溫度較為均勻，反應能夠進行徹底。焙燒爐爐床由液壓系統帶動旋轉，co2/co混合氣從出料端通入，使得氣流方向與爐床旋轉方向相反。此外，焙燒系統能夠連續出料和進料，處理量大，生產效率高。根據本發明的一些實施例，鐵礦石顆粒均勻地布入到磁化焙燒爐的爐床上面，鋪料厚度為0-60mm，物料隨爐床一起旋轉。
[0046]S300磨礦和磁選處理
[0047]根據本發明的實施例，將焙燒產物進行水淬冷卻，然后在經磨礦和磁選處理，得到鐵精礦粉。由此，利用磨礦和磁選處理，實現磷鐵分離，從焙燒產物中篩選得到鐵精礦粉，從而，有效地去除磷，得到磷含量低的鐵精礦粉。
[0048]根據本發明的另一方面，本發明還提出了一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的系統，該系統適于前面所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法。
[0049]參考圖2，對本發明具體實施例的由尚憐鐵礦石制備鐵精礦粉的系統進彳丁解釋說明，該系統包括:破碎機10、磁化焙燒爐20、球磨機30和磁選設備40。
[0050]根據本發明的實施例，破碎機1具有高磷鐵礦石入口11和鐵礦石顆粒出口 12。通過破碎機進行破碎處理，得到小粒徑的鐵礦石顆粒，增加鐵礦石與還原氣的接觸面積，有利于充分還原。
[0051]根據本發明的實施例，鐵礦石顆粒的粒徑不受特別的限制，只要能與還原氣接觸保證氧化鐵充分還原為四氧化三鐵即可。根據本發明的一些實施例，鐵礦石顆粒的平均粒徑為I?5mm，且含水量不高于10%。鐵礦石顆粒的粒徑越小，與還原氣的接觸面積越大，有利于還原充分，但粒度過細容易被還原氣流帶走，發明人發現當鐵礦石顆粒的平均粒徑為I?5_時，即保證鐵礦石顆粒在有限時間內被還原充分，同時，不易被還原氣流帶走，造成原料損失。
[0052]根據本發明的實施例，磁化焙燒爐20，所述磁化焙燒爐具有還原氣入口21、鐵礦石顆粒入口 22和焙燒產物出口 23，所述鐵礦石顆粒入口 21與所述鐵礦石顆粒出口 12相連。由此，使鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物。從而，通過磁化焙燒，使鐵礦石中的氧化鐵還原為四氧化三鐵，便于通過磁選去除磷。
[0053]根據本發明的實施例，磁化焙燒爐20可以為蓄熱式旋轉床，圖3是磁化焙燒爐的橫截面示意圖。具體地，根據本發明的一些實施例，還原氣入口 21鄰近焙燒產物出口 23，以使還原氣與所述高磷鐵礦石顆逆向接觸。進而提高接觸時間，提高還原效率。
[0054]根據本發明的實施例，蓄熱式旋轉床的爐床上下均設置有輻射管，圖4是上下輻射管的結構示意圖，磁化焙燒爐為全密閉加熱，采用上下輻射管進行加熱，可實現絕氧加熱，確保爐內氣氛成份穩定，保證高磷鐵礦石只能被還原為具有強磁性的四氧化三鐵。并且，物料上下受熱，溫度較為均勻，反應更徹底。同時，焙燒爐爐床由液壓系統帶動旋轉，co2/co混合氣從出料端通入，使得氣流方向與爐床旋轉方向相反。焙燒系統能夠連續出料和進料，處理量大，生產效率高。
[0055]根據本發明的實施例，磁化焙燒爐20的還原氣入口與二氧化碳氣瓶和一氧化碳氣瓶相連。由此，還原氣體的還原性適當，使氧化鐵恰好還原為四氧化三鐵。
[0056]根據本發明的實施例，還原氣體中，二氧化碳和一氧化碳的體積比為(10?100):1。若該比例過小有可能造成具有強磁性的Fe3O4進一步還為浮士體，不易通過磁選回收，而比例過大會造成還原速率減慢，效果變差。當二氧化碳和一氧化碳的體積比為(10?100):1時，還原氣體的還原性適當，使氧化鐵只能還原為具有強磁性的四氧化三鐵，具體反應式如下:
[0057]Fe203+C0 = Fe304+C02
[0058]根據本發明的實施例，磁化焙燒爐20進行磁化焙燒處理的溫度為600?1000°C，時間為20?60min。由此，在該溫度條件下，保證鐵礦石只能被還原為具有強磁性的四氧化三鐵。
[0059]根據本發明的實施例，磁化焙燒爐20進行磁化焙燒處理是在絕氧輻射加熱的條件下進行的。由此，使磁化焙燒處理在成份穩定的還原氣氛中進行，保證氧化鐵只能還原為具有強磁性的四氧化二鐵。
[0060]根據本發明的實施例，球磨機30與焙燒產物出口23相連；以及磁選設備40具有焙燒產物入口 41、鐵精礦粉出口 42和尾渣出口 43，所述焙燒產物入口 41與所述球磨機30相連。由此，球磨機30與焙燒產物出口相連，將焙燒產物經過水淬冷卻后在經磨礦和磁選處理，得到鐵精礦粉。由此，利用球磨機30和磁選設備40，實現磷鐵分離，從焙燒產物中篩選得到鐵精礦粉，從而，有效地去除磷。
[0061]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。
[0062]實施例1
[0063]某高磷礦成分為TFe為46.03%，FeO為2.91%, P為0.92 %，水含量為8 %。破碎至平均粒徑為3mm，均勻地布入磁化焙燒爐中，鋪料厚度為60mm，通入CO2/⑶體積比為20:1的混合氣控制氣氛，焙燒溫度控制為750°C，焙燒35min。焙燒后物料水冷后磨礦，在15000e場強下進行磁選，磁選獲得的鐵精礦粉TFe品位為58.32%，P含量為0.24%。
[0064]實施例2
[0065]某高磷礦成分為TFe為46.03%，FeO為2.91%, P為0.92 %，水含量為8 %。破碎至平均粒徑為1mm，均勻地布入磁化焙燒爐中，鋪料厚度為45mm，通入CO2/⑶體積比為50:1的混合氣控制氣氛，焙燒溫度控制為600°C，焙燒50min。焙燒后物料水冷后磨礦，在1000e場強下進行磁選，磁選獲得的鐵精礦粉TFe品位為59.66%，P含量為0.18%。
[0066]實施例3
[0067]某高磷礦成分為TFe為51.01 %，FeO為1.86%，P為0.71%，水含量為4 %。破碎至平均粒徑為5mm，均勻地布入磁化焙燒爐中，鋪料厚度為25mm，通入CO2/⑶體積比10:1的混合氣控制氣氛，焙燒溫度控制為850°C，焙燒30min。焙燒后物料水冷后磨礦，在1000e場強下進行磁選，磁選獲得的鐵精礦粉TFe品位為62.47%，P含量為0.14%。
[0068]實施例4
[0069]某高磷礦成分為TFe為51.01%，FeO為1.86%，P為0.71%，水含量為4%。破碎至平均粒徑為3_，均勻地布入磁化焙燒爐中，鋪料厚度為20_，通入C02/C0體積比為100:1的混合氣控制氣氛，焙燒溫度控制為750°C，焙燒50min。焙燒后物料水冷后磨礦，在12000e場強下進行磁選，磁選獲得的鐵精礦粉TFe品位為63.52%，P含量為0.13%。
[0070]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”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和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、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。
[0071 ]此外，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。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0072]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0073]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0074]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必針對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一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0075]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，其特征在于，包括: 將高磷鐵礦石進行破碎處理，以便得到鐵礦石顆粒； 將所述鐵礦石顆粒在還原氣氛下進行磁化焙燒處理，以便得到含有磁鐵礦的焙燒產物； 將所述焙燒產物進行水淬冷卻；以及 將經過所述水淬冷卻后的焙燒產物進行磨礦和磁選處理，以便分離得到鐵精礦粉， 其中，所述還原氣氛包含二氧化碳和一氧化碳，所述二氧化碳與所述一氧化碳的體積比為(10 ?100):1。2.根據權利要求1所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，其特征在于，所述鐵礦石顆粒的平均粒徑為l_5mm，且含水量不高于10%。3.根據權利要求1所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，其特征在于，所述磁化焙燒處理的溫度為600-1000攝氏度，時間為20-60分鐘。4.根據權利要求1所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，其特征在于，所述磁化焙燒處理是在密閉絕氧和輻射加熱的條件下進行的。5.—種由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的系統，所述系統適于實施權利要求1-4任一項所述的由高磷鐵礦石制備鐵精礦粉的方法，其特征在于，所述系統包括: 破碎機，所述破碎機具有高磷鐵礦石入口和鐵礦石顆粒出口 ； 磁化焙燒爐，所述磁化焙燒爐具有還原氣入口、鐵礦石顆粒入口和焙燒產物出口，所述鐵礦石顆粒入口與所述鐵礦石顆粒出口相連； 球磨機，所述球磨機與所述焙燒產物出口相連；以及 磁選設備，所述磁選設備具有焙燒產物入口、鐵精礦粉出口和尾渣出口，所述焙燒產物入口與所述球磨機相連。6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述磁化焙燒爐為蓄熱式旋轉床。7.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述還原氣入口鄰近所述焙燒產物出口，以使所述還原氣與所述高磷鐵礦石顆逆向接觸。8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述蓄熱式旋轉床的爐床上下均設置有輻射管。9.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述磁化焙燒爐的還原氣入口與二氧化碳氣瓶和一氧化碳氣源相連。
【文檔編號】C22B1/02GK105907946SQ201610391295
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】任中山, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設計院有限公司