[发明专利]一种高磷鲕状赤铁矿自催化还原生产高纯还原铁粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿物资源综合利用领域，特别是指一种高磷鲕状赤铁矿自催化还原生产高纯还原铁粉的方法。

背景技术

近年来，随着易选铁矿石资源的快速消耗，如何利用各种难选铁矿石资源如高磷鲕状铁矿石、高铝褐铁矿等成为选矿、冶金界一个迫切需要解决的难题。采用传统的选矿手段选别这些难选铁矿石难以获得满足高炉炼铁要求的精矿。近些年来研究人员采用煤基直接还原—磁选技术处理这些含铁物料，在这个工艺中，弱磁性、微细嵌布的铁矿物被转化为粗粒、强磁性的金属铁，然后通过磨矿、磁选加以回收。采用这个工艺得到的还原铁产品铁含量可达90％以上，而且全流程回收率一般在85％以上，远高于常规的选矿—冶炼流程，这种铁产品可以部分替代废钢作为电炉炼钢原料。这一工艺为难选铁矿石的开发利用开辟了新的途径。

但是在这个工艺中，为了实现高效回收和获得高品质的金属铁产品，通常需要添加含碱金属或碱土金属物质作为添加剂，如碳酸钠、硫酸钠等。这些添加剂主要有两方面作用，一是催化煤气化，从而促进铁矿物的还原，提高铁回收率；第二是作为助熔剂，优化金属铁颗粒的聚集长大条件，从而优化杂质的脱除(如脱磷、脱铝)，提高产品质量。虽然采用这些添加剂有如上优点，但是也增加了生产成本。

同时，在以往的专利或是论文中，研究人员通常对焙烧产品采用一段或是多段磨矿、磁选得到最后的高品位还原铁精矿，但是对粗选及精选作业的尾矿的处理未做说明。粗选尾矿铁含量为5％～15％，精选尾矿含铁20％～40％，这部分尾矿中的铁主要也是以金属铁存在，但是因为粒度极细(通常在10μm以下)，在弱磁选过程中难以被捕捉而进入到尾矿中，造成了资源的浪费。

因此，本发明通过对粗选及精矿尾矿中的铁进一步回收，同时作为添加剂添加到造球过程中，不仅可以替代部分添加剂，优化直接还原焙烧过程，也提高了金属铁的回收率，对于铁矿石资源的有效利用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高磷鲕状赤铁矿自催化还原生产高纯还原铁粉的方法。

该方法的主要工艺过程如下：首先，将粒度在2mm以下的粉状高磷鲕状赤铁矿与粒度在2mm以下的还原剂煤、脱磷剂按照1：(0.15～0.3)：(0.15～0.25)的质量比混合，再加入8％～12％的水，混合均匀后在压球机上压制成含碳球团；然后将干燥的含碳球团进行直接还原焙烧，焙烧后的球团破碎后经过一段磨矿-弱磁选后得到一段精矿和一段尾矿；得到的一段精矿经过二段磨矿-弱磁选后得到还原铁粉(铁品位大于90％，磷含量小于0.1％)和二段尾矿；得到的一段尾矿直接进行中磁扫选，得到扫选精矿和尾矿；将得到的二段尾矿和扫选精矿合并后返回到混匀压球过程，继续参与造球；此时，脱磷剂的添加范围缩小至10％～20％，再经过与上述相同的直接还原焙烧-磨矿-磁选工艺，得到的高纯还原铁粉(铁品位大于95％，铁回收率大于95％，磷含量小于0.1％)，产生的二段尾矿和扫选精矿合并后返回到混匀压球过程。

其中，高磷鲕状赤铁矿中铁品位低于45％，磷含量高于0.6％；脱磷剂为消石灰和碳酸钠的组合，其中消石灰和碳酸钠的质量比为5:1；干燥的含碳球团直接还原焙烧的温度范围为1150℃～1250℃，还原焙烧的时间为20～60min；一段磨矿和二段磨矿的磨矿浓度为60％～70％；一段磨矿细度为-0.074mm占60％～80％，二段磨矿细度为-0.074mm占85％～95％；弱磁选的磁场强度范围为80～110kA/m，中磁扫选的磁场强度范围为140～160kA/m。

本发明的原理在于：在一段尾矿中，铁主要以金属铁的形式存在，但粒度通常在10μm以下，在扫选作业通过提高磁场强度可以有效回收。而二段尾矿同样含有细粒级的金属铁，二段尾矿和扫选精矿与粉状高磷鲕状赤铁矿混合造球，可以改善物料的成球性，提高球团强度。另外金属铁是煤气化的催化剂，而煤的气化反应是含碳球团直接还原焙烧反应的重要控制步骤，所以添加这部分含金属铁的产品后，能够催化煤气化从而促进铁矿物还原，提高铁的回收率。同时，这部分金属铁颗粒可以作为新生成的金属铁的成核剂，促进金属铁颗粒的长大，其作用与目前添加的碱金属或碱土金属盐类的作用相似，因此可以起到部分或是全部替代添加剂的作用。