含菱铁矿的混合铁矿流态化焙烧分选方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及难选铁矿的分选技术，特别涉及一种含菱铁矿的混合铁矿磁化焙烧技术。
【背景技术】
[0002]我国已探明菱铁矿资源储量18.34亿t，含菱铁矿混合铁矿更是储量巨大，例如吉林临江羚羊铁矿(约10亿吨)、镜铁山铁矿(4.84亿吨)、綦江铁矿(约3亿吨)、鞍山地区小孤山铁矿(10亿吨以上)以及鄂西地区鮞状赤铁矿(37亿吨)等。由于菱铁矿理论含铁品位较低(48.27%)，含菱铁矿的混合铁矿不仅降低了精矿品位，还会影响精矿的冶炼性能，需要浮选作业时，菱铁矿的存在会恶化浮选环境。目前钢铁行业已利用的菱铁矿是部分富矿和部分与磁铁矿、赤铁矿共生的混合矿，但总体利用率还不足10%。开发新技术与新装备，解决含菱铁矿混合铁矿资源的大规模工业化利用难题，对于提高我国铁矿石自给率，缓解我国铁矿石资源短缺的压力具有重要的现实意义。
[0003]目前，非焙烧法获得的菱铁矿精矿，主要作为烧结原料使用，但配加后会导致烧结矿产品质量下降。菱铁矿球团焙烧的最大特点是碳酸盐的大量分解，这不仅使生球在干燥过程中产生爆裂，还大大降低了预热球的强度。然而，通过焙烧一磁选工艺则很容易获得满足冶金要求的铁精矿。目前，菱铁矿磁化焙烧主要有竖炉工艺和回转窑工艺两种。由于这两种工艺都采用焙烧堆积态的方式，因而都存在焙烧时间长、处理量小、效率低、能耗高、操作控制困难等缺点，随着焙烧技术和装备的发展，其应用将被弱化。流态化磁化焙烧技术由于其焙烧时间短、效率高、能耗低等众多优点，近年来受到了众多科研工作者的青睐，针对菱铁矿的流态化焙烧试验研宄也偶见报道。但都由于技术或装备上的原因，并没有在工业上实施应用。
[0004]随着工业化进程的加速，我国铁矿石需求量持续增加，铁矿石对外依存度居高不下。另一方面，我国现有大量的含菱铁矿混合铁矿的复杂难选铁矿石，该类矿石用传统的选矿方法难以获得理想的选别指标，而传统的磁化焙烧也处在被淘汰的边缘(回转窑的结圈问题和高能耗问题，竖炉只能焙烧大块物料)。因此急需新型高效的工艺来适应工业发展需求。
[0005]针对含菱铁矿混合铁矿石的选矿技术研宄方面，国内学者主要进行了磁化焙烧一弱磁选一反浮选技术、强磁一重选一浮选技术、强磁一浮选技术研宄。酒泉钢铁(集团)公司针对其含菱铁矿的镜铁矿矿石，采用磁化焙烧一弱磁选一阳离子反浮选工艺处理，在给矿36.35%的情况下获得了弱磁选精矿品位大于60%的良好指标。新疆克州亚星矿产资源集团选矿厂处理的切列克其铁矿主要为菱铁矿和赤(褐)铁矿，采用磁化焙烧一弱磁选工艺，当原矿铁品位为41.72%时，获得的精矿品位为63.25%，回收率达86%。河北某鮞状(菱)赤铁矿石，有人研宄了磁选、浮选、磁化焙烧一弱磁选选别技术研宄，结果表明磁化焙烧一弱磁选工艺是分选此类铁矿石的有效方法，在温度750°C、焙烧时间80min、煤粉配比5%的最佳焙烧条件下，焙烧矿经弱磁选可以获得精矿铁品位为59.94%、回收率84.87%的良好指标。针对梅山铁矿含赤褐铁矿与菱铁矿的尾矿，采用强磁一重选一强磁一反浮选技术，可获得精矿铁品位为57.01%、回收率为19.36%的较好指标。东北大学针对东鞍山含碳酸盐铁矿石采用分步浮选工艺，获得了总的铁精矿铁品位63%以上，回收率65%左右的工业技术指标，但是堆存了大量的含菱铁矿中矿。
[0006]针对难选铁矿磁化焙烧装备方面，除传统的竖炉、回转窑焙烧之外，流态化焙烧成为研宄热点，也最有发展潜力。酒钢针对镜铁山式铁矿采用筛分分级后，块矿进入竖炉焙烧，粉矿采用强磁选工艺，两种工艺混合铁精矿品位只能达到55%左右。大西沟菱铁矿使用回转窑焙烧，焙烧矿经磁选一反浮选后可以获得60%左右的铁精矿。西安科技大学在大量试验的基础上开发出了一种用于菱铁矿粉料悬浮磁化焙烧的半工业化试验装置，利用该装置，大西沟菱铁矿粉料在氧含量为1.05%的弱氧化气氛中于800°C或850°C下悬浮磁化焙烧lmin，可获得磁选精矿铁品位不低于58.21%、铁回收率不小于79.39%的焙烧产品。余永富院士团队采用自主研发的闪速磁化焙烧中试装置，对铁品位为21.21%的大西沟铁矿菱铁矿-1mm粉矿进行闪速磁化焙烧一弱磁选探索性试验，在反应炉进气CO含量为2°/『3%，反应炉温度为900~960°C的条件下，获得了铁精矿产率为38%~40%，铁品位>56%，金属回收率>80%的良好试验指标。
[0007]可以看出，无论是常规的竖炉、回转窑磁化焙烧，还是新型的流态化焙烧工艺，其共同的特点都是加热和还原反应同时进行。因此，需要严格控制反应温度和反应气氛。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种技术先进、经济合理、工业化可行性高、节能环保，可以获得高质量的铁精矿产品的含菱铁矿的混合铁矿流态化焙烧分选方法。
[0009]本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的:
一种含菱铁矿的混合铁矿流态化焙烧分选方法，包括如下步骤:
(1)将粒度-0.5mm的含菱铁矿的混合铁矿于氧化气氛中进行多级流化态预热，预热到混合铁矿温度为600-800 °C ；
(2)在流化态条件下，将预热所得物料于还原气氛中焙烧10-600S，焙烧温度为550-6000C ;还原气氛中，还原性气体含量为10-100v/v%;
(3)将步骤(2)所得物料在一定条件下置于空气中进行流态化冷却至室温；
(4)对步骤(3)所得物料进行磨矿，然后进行磁选或磁浮联合分选，得精矿。
[0010]本发明的主要特点是预热与反应分开进行，区别于传统的一步焙烧，适用于不同菱铁矿含量的混合铁矿。
[0011]本发明先将混合矿高温氧化气氛预热，再在低温还原气氛焙烧，可以避免常规焙烧过程中容易出现的结圈问题，其次，与一步焙烧法相比，本发明的消耗并未提高，传统的一步焙烧工艺中，其气体产物中CO剩余浓度较低，这给二次利用带来了一定困难，甚至有的就直接向大气排放，造成了能源的浪费；本发明的两步焙烧工艺，剩余CO浓度较高，气体有望获得再次利用，收集热量。本发明能够有效降低能耗。
[0012]本发明中，至于多级预热是采用常规预热装置对矿物原料进行分阶段预热，例如，可第一级预热把物料加热到200°C，第二级加热到400°C，第二级预热后，尾气温度约为400°C，可将400°C的尾气就用来预热原料使其达到200°C，以此类推。多段预热参照常规技术即可。
[0013]本发明中，还原气氛下的焙烧温度为550-600 °C，与常规工艺相比，本发明处理等量物料的时间更短，最低时间为10s，这取决于具体的焙烧温度，在本发明焙烧温度范围内，温度越高，时间越短。对本工艺而言，焙烧时间高至所述600s是允许的。但是，即便焙烧时间有富余，本发明的工艺也不会发生过还原反应。这是由于当温度低于570°C时，过还原所需的CO浓度随温度的升高而增加，当温度高于570°C时，过还原所需的CO浓度随温度的升高而降低。本发明，将温度控制在550~600°C，可以使参与反应的CO浓度达到最高水平，加快反应速度但不会发生过还原反应。
[0014]虽然当反应温度超过570°C，CO浓度过高时，反应生成的Fe3O4会进一步反应生成弱磁性的富氏体(FeO);而低于570°C时，在较高浓度的CO气氛下，会过还原生成金属铁。但据本发明研宄，后两个副反应的反应速率，远不及Fe2O3还原成Fe 304的反应速率。因此，本发明控制反应温度为550-
文档序号 :
【 8524192 】
技术研发人员：刘亚川,张裕书,韩跃新,李艳军,陈超,张少翔
技术所有人：中国地质科学院矿产综合利用研究所,东北大学
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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