[发明专利]一种磷铁矿微波耦合脱磷方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工程技术领域，主要涉及磷铁矿的脱磷工艺技术领域，尤其涉及一种磷铁矿微波耦合脱磷方法。

背景技术

我国是世界上最大的钢铁生产国和消费国，铁矿石需求量巨大，但是国内优质铁矿短缺，使得我国铁矿石使用量中约50%依赖进口。近年来，铁矿石价格节节攀升，使我国钢铁企业的运营步履维艰。另一方面，我国磷铁矿保有储量近百亿吨，占全国铁矿资源总保有储量的14.86%（可参考文献“崔吉让, 方启学, 黄国智等. 高磷铁矿石脱磷工艺研究现状及发展方向 [J]. 矿产综合利用, 1998, (6): 20-24.”），是我国主要的一种铁矿资源。磷铁矿石主要分布于长江流域的云南、四川、湖北、湖南、安徽、江苏及华北地区的内蒙古等地区。

由于铁矿石中的磷主要以磷灰石或氟磷灰石形态与其它矿物共生，浸染于氧化铁矿物的颗粒边缘，嵌布于石英或碳酸盐矿物中。少量赋存于铁矿物的晶格中。且磷灰石晶体主要呈柱状、针状、集晶或散粒状嵌布于铁矿物及脉石矿物中，粒度较小，有的甚至是在2微米以下，不易分离，致使磷铁矿难以经济地脱磷而得不到有效的利用。

目前，磷铁矿石的降磷、脱磷方法主要有选矿方法、化学方法、冶炼方法以及微生物脱磷方法。选矿法工艺流程普遍较复杂，或者过程成本太高，由于磷铁矿中含磷组分与含铁组分结合十分紧密，单纯采用选矿法降磷在技术上存在相当大的难度，在脱磷率、铁损率、环境保护、成本等关键问题上难于实现突破及平衡（可参考文献“曾克文. 鲕状高磷赤铁矿选矿脱磷试验研究[J]. 金属矿山, 2010,(9):41-43,46.”）。化学方法脱磷耗酸量大、成本高，而且容易导致矿石中可溶性铁矿物溶解，造成铁的损失（可参考文献“罗绍尧, 周淑珊,许孝元.钛铁矿精矿的选择性浸出法降磷.有色金属(选矿部分) [J]. 1994, (2):20-23.”）。冶炼脱磷效果好，但是成本较高，且铁水温降大，对高磷铁水的脱磷存在一定困难（可参考文献“李成秀，文书明. 浅谈铁矿降磷的现状[J]. 国外金属矿选矿, 2004,(8).”）。微生物脱磷处理周期长、处理量小是其最大的缺点，难以在工业生产中广泛应用（可参考文献“何良菊. 梅山高磷铁矿矿石性质及微生物脱磷的可行性[J]．黄金学报，2000,(3).”）。周继程、薛正良等利用直接还原的方法处理高磷鲕状赤铁矿，提出了一种通过直接还原磷铁矿后再通过磁选法分离获得低磷铁粉的工艺，其但从试验结果来看，其得到的低磷铁粉脱磷效果不佳，尚未达到能够直接应用的标准（可参考文献“周继程，薛正良等. 高磷鲕状赤铁矿脱磷技术研究[J]. 炼铁, 2007,26(2): 40-43.”）。郭占成等针对鄂西鲕状磷铁矿，提出了气基还原和电炉熔分冶炼磷铁矿的工艺，但其结果也证明只有通过增加炉外精炼工艺才能生产出合格的铁水（可参考文献“赵志龙，郭占成. 高磷铁矿气基还原冶炼低磷铁[J]. 北京科技大学学报, 2009,31(8):964-969.”），因此成本依然比较高。

因而，亟需寻找一种新的高效节能的磷铁矿脱磷工艺，以解决现有磷矿石脱磷工艺存在的工艺复杂、成本高、周期长、脱磷效果不佳等问题，为磷铁矿的大规模工业应用创造条件。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种工艺操作简便、成本较低、加工周期短、脱磷效果好的磷铁矿微波耦合脱磷方法，以解决现有脱磷工艺中存在的工艺复杂、成本高、周期长、脱磷效果不佳等问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：

1、一种磷铁矿微波耦合脱磷方法，包括如下步骤：

1）将磷铁矿粉与碳质还原剂粉末按重量比10：2~3的比例混合后造球，得到含碳矿料球团；所述碳质还原剂中的固定碳重量百分含量在80%以上；

2）将得到的含碳矿料球团置于微波场内进行微波还原，所述微波场的微波工作频率为2400~2500MHz，微波功率按每千克碳矿料球团对应5~8kW的比例根据含碳矿料球团的总质量进行设定，微波还原时间为20~60min，进而得到还原后的混合矿料；

3）将还原后的混合矿料磨为180~250目的混合矿料粉末；

4）采用磁选法对所述混合矿料粉末进行磁选处理，从所述混合矿料粉末中分离出富铁矿粉和含磷矿渣。

上述的磷铁矿微波耦合脱磷方法中，进一步，所述碳质还原剂粉末为煤粉、炭粉、炭黑粉中的一种或几种。

上述的磷铁矿微波耦合脱磷方法中，进一步，步骤2）中，所述微波场的微波工作频率优选为2450 MHz。