[发明专利]一种渣铁分离快速直接还原的方法

说明书

技术领域

本发明一种渣铁分离快速直接还原的方法，属于冶金技术领域。 

背景技术                          

传统的直接还原铁（海绵铁）冶炼技术，是把还原煤炭与石灰粉或石灰石粉按比例均匀混合，形成还原剂，还原剂再与氧化铁粉，按一定排列装入密封比较严密的容器中加热进行还原。

传统的直接还原方法只适合TFe≥66%以上的高品位铁矿粉或易选矿的直接还原，最后分选出的还原铁（海绵铁）TFe一定要≥88%才能是合格品，（有国家标准）。

铁矿粉或矿石在直接还原时，只要具备足够的还原温度、足够的还原时间、一定的还原压力和充分的还原气氛四个条件时，是可以把所有的氧化铁深度还原成金属单质铁的，但是，不是所有的被深度还原了的还原铁都能被分选到TFe≥88%，甚至TFe≥90%，因为制约还原反应速度和深度还原后分离磁选的根本原因是矿物在脉石中的结构，难选矿之所以难选是因为他在矿石中的结构是细结晶，或者是包围、镶嵌、粘接结构，所以在传统的选矿工艺中很难得到满意的结果。只有TFe≥66%以上的高品位铁矿粉被深度还原后即为最终产品；或者矿石的氧化铁分子结晶颗粒大，氧化铁分子与脉石结晶呈伴生状，矿石在焙烧后氧化铁分子和脉石易于分选的矿种才有还原、分选的价值。

采用传统的磁化焙烧或深度还原工艺也很难将壳体突破使还原剂与矿石接触进行有效还原。

这种铁矿的铁分子结晶结构特别细或铁分子存在方式特殊等原因，即便是经过磁化焙烧后，或者深度还原后，打磨到-200目，甚至到-300目后，其单颗粒也呈鸡蛋状，鸡蛋黄为脉石，鸡蛋清为氧化铁，无法提高品位，这就是被国家定义为呆矿，也叫难选矿（如：鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等）、复合矿（如：钛铁矿、硅酸铁、红土镍矿、硼铁矿等）。

至于含铁的化工尾渣，其铁品位虽然有回收利用的价值，但因其氧化铁分子结晶结构比天然的铁矿石还有复杂，难以有效回收再利用，所以大量的这种废渣被闲置、抛弃（如：硫酸烧渣、氧化铝赤泥、铜冶炼废渣、铅锌冶炼废渣、铬废渣、除尘污泥等），我国每年要排掉这种难以回收利用的废渣有上亿吨，不得不成为固体废弃物，同时还要占据大片耕地，严重影响了环境。

发明内容

针对上述缺点，本发明了一种渣铁分离快速直接还原的方法，旨在用催化剂和助剂在高温还原时，将矿体本身铁分子呈包裹、镶嵌、粘接等复杂结构破坏掉，使还原剂挥发出的CO与氧化剂Fe⁺有效接触，也降低了脉石和金属铁的熔点，使其在本球团大空间内呈熔融和半熔融状态，同时也加快还原反应的进程。

本发明一种渣铁分离快速直接还原的方法，如图1所示按照以下步骤进行：

（1）将矿石粉、助剂、催化剂、载体和粘结剂按质量比铁矿粉：助剂：催化剂：载体：粘结剂 =（74～82）：（7～11）：（0.03～0.05）：（8～12）：（0.3-0.4）喷水均匀搅拌，使总水份控制在5%～6%。再压制成直径18mm～22 mm的球团。

（2）将烘干的球团与还原剂按质量比70:30混合装入还原车的料池内。

（3）进入窑炉，在1250℃～1280℃温度下进行还原反应，还原时间为3～6h；

（4）还原生产出的金属铁与渣的混合物料，冷却到200℃后出料，被还原出的金属渣、铁与还原剂尾粉的混合物；

（5）经振动磨打磨后筛分出砾铁和渣块，再进行磁选，磁场强度为1200～3200Gs，后获得高品位的金属铁粉和金属砾铁；

（6）把金属铁粉冷压成密度≥4.2t/m³,单块重量在5Kg左右的高密度铁块。

上述还原剂为粒度0～5mm的无烟煤与石灰粉按质量比90:10均匀混合。

上述催化剂为硼砂。

上述助剂按质量百分比为：氧化钙20～40%，碳酸钠0～30%，氯化钠0～20.0%，氟化钙 20～60%。

上述载体为普通碳粉，其中各成分质量百分比为固定碳65-68%，挥发份12-22%，灰份10-25%。

本发明一种渣铁分离快速直接还原的方法，不但达到快速还原的目的，同时使单位间的金属铁与金属铁团聚、核心脉石与外表脉石团聚的渣铁还原、分选，待还原物料冷却后，其被还原了的铁物料转变成非常容易打磨、磁选的物质。不但提高了金属铁品位，使其成为合格的直接还原铁产品，同时使尾矿的铁含量达到4%以下，获得95%以上很高的金属铁回收率。