[发明专利]一种混合稀土矿防结块焙烧方法

说明书

技术领域

本发明属于矿石冶炼技术领域，具体地说，涉及一种混合稀土矿冶炼过程中防止矿粉结块，易于工业放大的焙烧方法。

背景技术

在我国炼铁炼钢工业中，冶炼前对矿石进行焙烧处理是最通行的。焙烧(roasting)是固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于焙烧无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。焙烧的目的在于除去矿石中的游离水、结晶水、CO₂和硫，能使坚硬的矿石变得疏松，在炼铁时提高了铁氧化物的还原性。

不加添加剂的焙烧，也称煅烧，按用途可分为：①分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；②活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；③脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；④晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。按生产工艺可分为烧胀法和烧结法两种。烧胀法是将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀。烧结法通过加热使某些原料熔化，将整团颗粒黏结在一起。

加添加剂的焙烧所使用的添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型：1、氧化焙烧：粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。2、还原焙烧：在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时，可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。3、氯化焙烧：在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理，使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物，从而同其他组分分离。氯化剂可用氯气或氯化物(如氯化钠、氯化钙等)。4、硫酸化焙烧：以二氧化硫为反应剂的焙烧过程，通常用于硫化物矿的焙烧，使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。

目前在工业炼铁时存在一系列问题，矿石品位越来越贫，冶炼时矿石铁的生产率不高，在炉中熔化的铁渣不能随意排放，造成一定操作困难，更严重的是炼铁炉的炉壁上经常发生结块、结疤、结瘤的现象，使得炼铁炉内体积逐渐变小，生产受到很大影响。

从炼铁的过程分析，矿石进到炉内，受到热风的加热从顶部向下到炉底温度是逐渐增高的，一开始所行的状态，称之为初渣，根据研究结果发现，在初渣形成过程中矿物的矿相是变化的。研究工作者对炉内温度分布和相变情况进行研究发现，在冶炼各种生铁还原过程中，固相、塑料相及液化相区域有一个规律：在650℃以下为固相，650～850℃区域内会产生熔结。

650℃是一个分界线，方解石、石英石、磷石英、赤铁矿均由固态逐渐变为熔结态。在有Fe₂O₃存在的矿石中，200～300℃时Fe₂O₃矿粒就粘结起来，在炼铁过程中发生的结块结疤情况基本上已研究清楚。从混合稀土矿提取稀土元素，其工艺路线有不同。其中用Na₂CO₃作为介质对混合稀土矿进行氧化焙烧，进行了一系列实验工作，有的在小型实验中就自行烧结，有的不烧结。但当放大生产时回转窑中进行中试，发生了结块、结疤，使得生产无法正常操作。

为了防止焙烧时结块结疤，在焙烧过程中引入不断破碎的方法，即把将要发生烧结一块的团块迅速打碎，在矿石颗粒表面进行介质更新，同时令已结块的颗粒在外力的作用下予以破碎。破碎的方法有很多，如用力机械搅拌，在桨叶不断的搅动下，早已结块的颗粒被搅碎，但此方法不易扩大，难以进行工业化应用。

CN 101760625A具体公开了一种氰化置换金泥的预焙烧及湿法冶金工艺。将氰化置换金泥按以下设定温度程序焙烧，整个焙烧过程不断搅动金泥防止金泥结块：初次设定温度300-400℃焙烧1-1.5h，二次设定温度400-600℃焙烧1-1.5h，三次设定温度650-750℃焙烧至金泥颜色变为灰白色，自然冷却，焙烧即完成。在经预焙烧的金泥中加水至淹没金泥，送去酸浸继续湿法冶金。该发明技术方案需要在整个焙烧过程不断搅动金泥以防止金泥结块，不但操作起来不方便，而且效果也不能得到保证，不能彻底解决结块问题，存在隐患。