[发明专利]一种利用贫铁矿制备直接还原铁和胶凝性材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备直接还原铁和胶凝性材料的方法，具体涉及一种利用贫铁矿制备直接还原铁和胶凝性材料的方法。

背景技术

中国现已探明的铁矿产地有2000余处,铁矿总资源储量2014年底达840.28亿吨。已探明的铁矿资源储量主要集中在辽宁、河北、四川、山西、安徽、云南、内蒙古、山东、湖北和新疆等10个省(自治区)。其中95％以上的铁矿石储量为贫矿,平均品位仅32％左右。由于受当时技术水平和经济效益的制约,一方面大多数现有铁矿山在开采过程中剥离出的大量超贫表外矿和贫杂矿矿石被堆置而未利用,另一方面还有大量超贫铁矿至今尚未开发利用。

在现有技术中，对贫铁矿主要有以下三种途径加以利用：一是对贫铁矿进行富选得到品位高的铁矿；二是贫铁矿代替铁粉或粘土生产胶凝材料；三是贫铁矿生产直接还原铁。但上述现有的利用贫铁矿的技术中均存在一些问题：如由于贫铁矿含铁量少，生产直接还原铁时，直接还原铁的产率不高。这些问题就导致了现有的技术，对贫铁矿的利用效果均不够理想。

直接还原铁是一种用途较为广泛的低碳多孔状物质，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。目前主要采用铁精矿粉为原料生产直接还原铁。但这几种方法都存在一定的缺点和不足。铁精矿粉生产直接还原铁的缺点是能耗大，经济效益不高。胶凝材料是一种用途较为广泛的粉状物质，主要用作建筑材料及矿山填充物，但现有技术不能通过贫铁矿来制备胶凝性材料和铁，因此严重的浪费了贫铁矿资源。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用贫铁矿制备直接还原铁和胶凝性材料的方法，该方法能够通过贫铁矿来制备直接还原铁和胶凝性材料，并且成本低、能耗小，便于实施。

为达到上述目的，本发明所述的利用贫铁矿制备直接还原铁和胶凝性材料的方法包括以下步骤：

1)取贫铁矿、还原剂、钙质溶剂及Al₂O₃，将贫铁矿干燥、破碎及碾磨后加入还原剂、钙质溶剂及Al₂O₃，得入炉原料，然后将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；

2)将还原和焙烧反应的产物从炉中取出，然后进行冷却、破碎及磁选，得直接还原铁和胶凝性材料。

步骤1)中将贫铁干燥、破碎及碾磨至粒径小于300目后加入Al₂O₃、还原剂及钙质溶剂。

所述还原剂为褐煤、焦煤、无烟煤及烟煤中的一种或几种按任意比例混合的混合物。

所述钙质溶剂为石灰石、石灰、碳酸钙、萤石及硫酸钙中的一种或几种按任意比例混合的混合物。

所述入炉原料的碱度为2.2-3.5。

入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比为1:1.3-3，入炉原料中硅与钙的物质的量之比为1:2.2-3.5。

步骤1)中干燥过程中的温度为115°，干燥时间120min。

步骤2)中将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应的具体过程为：将入炉原料压块后放置到电阻炉中，并在还原性气氛下先将温度由室温以10℃/min的速度升温至1250-1500℃，然后保温30-350min。

步骤2)中的凝胶性材料中含有Ca₃SiO₅及Ca₂SiO₄，且Ca₃SiO₅及Ca₂SiO₄的质量和占胶凝性材料的质量的比例大于等于90％。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的利用贫铁矿制备直接还原铁和胶凝性材料的方法在制备直接还原铁和胶凝性材料时，以贫铁矿、还原剂、钙质溶剂及Al₂O₃为原料制备直接还原铁和胶凝性材料，成本低，在制备过程中将贫铁矿在还原性气氛下进行还原和焙烧反应，再经冷却、破碎及磁选分离出直接还原铁和胶凝性材料，避免传统工艺产生的直接还原渣后再进行后续加工导致的成本增加。另外，相对于现有技术，本发明将制备铁的过程中的两次高温焙烧及两次磨矿变为一次烧结及依次磨矿，明显的降低制备的成本、缩短制备的周期及工序，具有较强的应用价值，同时在制备铁的过程中，同时制备胶凝性材料，极大的提高了贫铁矿的利用效果和产品的附加值。

附图说明

图1为本发明的流程图；