[发明专利]一种利用直接还原工艺处理高磷矿的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用直接还原工艺处理高磷矿的方法，属于炼铁领域，得到含铁95%以上、含碳1.5~3.5%、含磷0.1% 以下的珠铁。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对铁矿石的需求量日益增加，加之近年来进口铁矿石的价格不断上涨，开发利用难处理铁矿石迫在眉睫。我国高磷矿主要分布于湖北、湖南、广西等地，其储量占世界高磷矿总储量的14.86%，达到74.5亿吨，然而目前由于该矿石特殊的赋存状态和物化特性，长期被视为呆矿，开发和利用受到很大制约，如果能合理利用将会产生巨大的经济和社会效益。

高磷矿中含铁在50%左右，主要以赤铁矿的形式存在；含磷很高在0.5~1%左右，以磷灰石形式存在，两者以及其他脉石以鲕粒环状形式紧密镶嵌在一起。采用传统的高炉炼铁工艺，入炉矿石中的磷元素将全部进入铁水而被带入转炉，严重影响转炉吹炼的效率，所以需要控制反应中磷元素走向来实现高磷矿的高效利用。总体来说有两种思路：矿石在入炉前进行预处理脱磷，获得合格的铁精矿用于生产；在冶炼中采用针对性处理脱除磷，如铁水预脱磷。

目前生产中可通过选矿流程在一定程度上降低矿石中的磷含量，并达到富集铁的效果。然而该工艺存在一些问题：铁矿中磷矿物的嵌布粒度较细，细磨难度较大；磁选设备容易堵塞，强磁选机介质腐蚀后表面粗糙易卡矿石，以及一些没有磨细的大颗粒矿石进入强磁选机都易造成堵塞；磷矿物和铁矿物的可浮性差别不大，现有的反浮选捕收剂选择性不高，导致铁的损失较大。

 浸出法是使用化学药剂利用矿物之间的性质差异，保证含铁矿物稳定存在的基础上将磷灰石溶解去除的手段。该方法不需要细磨至单体解离，只要使含磷矿物充分暴露即可，脱磷率高，然而浸出过程中部分铁会熔解损失，浸矿后铁精矿产品中的MgO、CaO含量减少，使得精矿碱度下降，自熔性受到破坏，增加了冶炼成本。另外无机酸和有机酸的大量使用导致浸出成本高、对环境污染比较大。

微生物也可以去除矿石中的磷，因为微生物需吸收磷元素来构成细胞组分，如磷脂、三磷酸腺苷等进行能量代谢；而且许多微生物通过代谢产酸降低体系的pH值使含磷矿物溶解，同时代谢酸还会与Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等离子螯合，形成络合物，从而促进含磷矿物的溶解。例

如“CN200710034844.8”，名称为“一种含磷铁矿石脱磷的方法”的专利中，用一定浓度的氧化亚铁硫杆菌菌液浸泡细磨过的高磷矿，实现铁和磷的分离。该方法环境污染小，但是浸矿所需的细菌需要进行采集、分离、培养和驯化，生产成本较高，在实际应用中比较困难。

冶炼脱磷法是用碱性氧化物与铁矿或铁水中的磷反应形成磷渣脱除，目前研究较多的是利用各种脱磷剂进行铁水脱磷。例如“CN201010275087.5”，名称为“用高磷铁矿石制备的球团”的专利中，在氧化气氛下，通过加入氧化镁使高磷矿在高炉冶炼过程中，磷元素进入渣中而被脱除。

转炉渣是转炉炼钢的主要排放废弃物，具有较高的碱度和氧化性，既满足脱磷剂的要求又可降低生产成本。在1350~1450℃的温度范围内，采用转炉渣—CaF₂的复合剂对铁水脱磷预处理，脱磷率可达到70%以上。另外造渣、吹氧工艺等也会去除含磷铁水中磷，米塔尔钢铁公司在其转炉吹炼高磷铁水时，根据入炉铁水磷含量多少选择合适的造渣、吹氧工艺，获得高流动性、过氧化、高碱度渣，使铁水磷含量由0.35%降低到0.012%。

然而冶炼脱磷法处理对象是含磷铁水，需要良好的动力学条件，而且在紧凑的生产流程中增加脱磷工序会降低生产效率。

直接还原法可以处理高磷矿，即在非高炉条件下，含碳混合物料以固体形态被还原成金属化球团、海绵铁或珠铁的方法。直接还原技术在国外已取得较大发展，近年来我国在消化国外技术的同时也取得一定突破，自主研究开发出转底炉法和回转窑法生产金属化球团工艺，已投入实际工业生产。例如“CN200610019950.4”，名称为“一种鲕状高磷赤铁矿脱磷提铁的生产方法”的专利中，将含碳物料在高温下还原，冷却后经过细磨、磁选使金属铁颗粒和含磷脉石分离。鉴于此，本发明用直接还原工艺处理高磷矿。

发明内容

本发明针对传统高炉炼铁技术对高磷矿中磷元素控制不足的缺陷，使用直接还原工艺处理高磷矿，获得可以直接用于电炉或转炉炼钢的珠铁，具有一定的经济和社会效益。

   本发明的技术方案是：一种利用直接还原工艺处理高磷矿的方法，具体步骤如下：