专利名称：一种高磷鲕状赤铁矿制备富磷渣的方法
技术领域：
本发明涉及一种高磷鮞状赤铁矿制备富磷渣的方法，尤其涉及一种利用难处理的高磷鮞状赤铁矿制备高铁含量的原料和富磷渣的生产方法。
背景技术：
我国铁矿资源储量较为丰富，但多为低品位、多金属或非金属伴生矿，能直接用于高炉的资源相对较少，每年需从国外进口 40-60%的优质铁矿以满足国内冶金制造行业对铁矿的需求，而高磷鮞状赤铁储量及其丰富，仅湘鄂西部储量超过20亿吨，属磷伴生的难处理铁矿，目前，类铁矿主要有以下几种利用方式，第一类为原矿直接利用，一是作为高炉配矿，与含磷极低的优质铁矿搭配使用，占高炉入炉含铁原料比例极低，一般小于5%，且给高炉冶炼顺行带来不利影响，限制了其规模开发利用；另外，作水泥生产行业的添加剂，一般加入量在5%以内，且附加值非常低，造成资源浪费；第二类为通过物理或化学方法进行综合选矿，提高矿石铁品位和降低矿石中磷含量。一是将高磷鮞状赤铁矿磨成超细粉，以达到破坏高磷鮞状赤铁矿中的鮞状结构，然后通过各种物理选矿方法进行选矿，这样得到铁精矿虽然能达到磷含量小于0. 15%，满足高炉规模生产要求，但整个流程长，加工成本高， 而铁精矿因铁品位只能达到阳-65%，其附加值不高，尾矿量大，环境负荷重；二是将高磷鮞状赤铁矿磨细成细粉，然后采用浮选或碱处理等化学方法处理，将脉石如氧化硅、磷氧化物等去除，到达提高矿石中铁品位和降低其磷含量的目的，该方法环境负荷巨大、生产效率较低；第三类氧化焙烧，一是制成还原性球团进行磁化焙烧，然后进行磁选将铁精矿与脉石分离，二是将高磷鮞状赤铁矿磨成超细粉，在流化床内进行闪烁磁化焙烧，然后进行磨细磁选，分离铁和脉石，该方法目前处于工业应用的中试阶段，这两种方法均能获得较高品位的铁精矿，其含量可达65-80 %，但原矿中的有价元素磷被丢弃，铁精矿中磷含量依然较高，产品附加值低，制造成本高，因此，限制了高磷鮞状赤铁矿的规模综合利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效综合利用储量丰富的高磷鮞状赤铁矿的方法，采用该方法可将高磷鮞状赤铁矿中的有价元素铁和磷最大限度的综合利用，大幅度提升高磷鮞状赤铁矿的价值，将低廉难利用的高磷鮞状赤铁在钢铁制造和农业中高效利用开辟一条新的途径。本发明的技术方案是，将高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨成细粉，将还原剂、催化剂、溶剂、添加剂和粘接剂混均勻，经成型后制成复合原料，还原剂按铁矿中以狗203为形态还原成金属铁计算理论需要还原剂质量的1. 05-1. 5倍加入；将复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气或氮气保护下，进行三段式还原烧结；然后将反应后的复合物料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨成细粉，并磁选，得到精矿和尾矿；所述的三段式还原烧结是在常温下，以1_3°C /分钟的升温速度将复合原料加热至400士60°C保温0. 5-6小时；然后以2-4°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士80°C，保温0. 5-4小时；再以1_5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士 120°C，保温0. 5-6小时；在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为 1. 2-1. 5大气压；所述的催化剂为氧化锰或五氧化二钒或铁粉中的一种或几种；所述添加剂为碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、氯化钾的一种或几种。本发明优选的技术方案包括催化剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 2-1. 0%。所述催化剂的纯度不低于95. 00%。添加剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 2-1. 5%,所述还原剂包括焦碳、类石墨、石油焦、金属铝、碳化硅、碳化钙中的一种或几种。所述的粘接剂选自有机树脂、糖渣、造纸浆、水玻璃的一种或几种。粘接剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 2-1. 5%。所述的溶剂为碱金属氧化物、萤石、硅石、石英中的一种或几种。溶剂占高磷鮞状赤铁矿总量0.2-1.0%，混均勻。成型过程是由成型设备制成复合原料，单复合原料其体积为6-40立方厘米。高磷鮞状赤铁矿烘干后磨细成200-300目粉状物。反应后的复合物料待温度降至25_150°C时，再次磨细成200至320目粉。本发明将高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成细粉，将磨后细粉，加入还原剂，催化剂，溶剂，添加剂，粘接剂等混均，并成型，然后置入回转窑或隧道窑内以不同升温速率进行升温和保温，同时保证炉内在氩气保护下在微正压状态下进行选择性还原反应，待反应完全，并将反应产物进行磨细后，磁选机对磨成细粉磁选，得到精矿和尾矿，精矿中IFe 为89-94 %，脉石含量小于6 %，碳含量在0. 5-6. 5 %之间，磷含量小于0. 05 %，硫含量小于0. 05%，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量在4-15%之间，硫含量小于 0.2%, TFe小于1 %，其他脉石含量小于6%，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料， 具有广阔的应用前景。本发明是一种难处理、低价值高磷鮞状赤铁矿的综合利用方法，采用原料烘干设备对高磷鮞状赤铁矿进行烘干处理-磨料机对高磷鮞状赤铁矿进行磨料处理-混料进行混料处理-在氩气或氮气保护下进行还原烧结-冷却破碎-磁选分离-半成品检验包装包装的工艺进行实施。采用本方法处理高磷鮞状赤铁矿可获得两种主要产品，一种是铁精矿其 TFe为89-94 %，脉石含量小于5 %，碳含量在0. 5-4. 5 %之间，磷含量小于0.05%，硫含量小于0. 05%，另一种为尾矿富磷渣料，其磷含量在4-15%之间，硫含量小于0.2%，IFe小于 1 %，将难处理、低价值高磷鮞状赤铁矿变成附加值高的铁精矿和富磷渣料。
具体实施例方式下面结合实例对本技术发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。将高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成200至300目细粉，并将还原剂按化学当量的1. 05-1. 5倍，催化剂占高磷鮞状赤铁矿总量0. 2-1. 0 %，溶剂占高磷鮞状赤铁矿总量 0. 2-1. 0%，添加剂0. 2-1. 5%，粘接剂0. 2-1. 5%混均勻，由成型设备制成一定形状高磷鮞状赤铁矿复合原料，单个高磷鮞状赤铁矿复合原料其体积为6-40立方厘米；
将高磷鮞状赤铁矿复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气保护下，在25-400°C 之间以1_3°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到400°C，并保温0. 5-6小时，然后在400-750°C之间以2-4°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到 750°C，在750-830°C区间，保温0. 5-4小时，在750-1000°C之间以1-5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000°C，在900-1100°C区间，保温0. 5-6小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1. 2-1. 5大气压，然后将反应后的高磷鮞状赤铁矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨细成 200至320目细粉；利用磁选机对磨成细粉的反应产品进行磁选，得到精矿和尾矿，精矿中IFe为 89-94 %，脉石含量小于5 %，碳含量在0. 5-4. 5 %之间，磷含量小于0. 05 %，硫含量小于0. 05%，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量在4-12%之间，硫含量小于 0. 2%, TFe小于1%，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。采用本方法处理高磷鮞状赤铁矿可获得两种主要产品，一种是铁精矿其IFe为 89-94 %，脉石含量小于6 %，碳含量在0. 5-6. 5 %之间，磷含量小于0. 05 %，硫含量小于 0. 05%,另一种为尾矿富磷渣料，其磷含量在4-12%之间，硫含量小于0. 2%，IFe小于1 %， 将难处理、低价值高磷鮞状赤铁矿变成附加值高的铁精矿和富磷渣料。实施例1将IFe含量为38. 35%，;磷含量为2. 16%的高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成200目细粉，以还原剂将矿石中铁被还原成金属铁所需还原剂质量的1.1倍配加还原剂，还原剂中铝占还原剂总质量的15%，焦炭占还原剂总质量的45%，类石墨占还原剂总量的10%， 石油焦占还原剂总质量的17%，碳化硅还原剂总质量的13%，催化剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0.3%，催化化剂中氧化锰占催化剂总质量的13%，五氧化二钒占催化剂总质量的 20%，铁粉催化剂总质量的67% ；溶剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 35%，其中碱金属氧化物占溶剂总质量的25 %，萤石占溶剂总质量的45 %，硅石占溶剂总质量的18%，石英占溶剂总质量的12% ；添加剂1. 5%，其中碳酸钠占添加剂总质量的90%，碳酸钾占添加剂总质量的10%，粘接剂有机树脂0.4%混均勻，由对辊制球机制成一定椭圆形状高磷鮞状赤铁矿复合原料，单个高磷鮞状赤铁矿复合原料其体积为10立方厘米；将高磷鮞状赤铁矿复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气保护下，在25-400°C 之间以1. 2°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到400士60°C，并保温1小时，然后以3°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士60°C，保温2. 8 小时，然后以1. 5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士 110°C，保温3小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1. 2大气压，然后将反应后的高磷鮞状赤铁矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C 时，再次磨细成200目细粉；利用磁选机对磨成细粉的反应产品进行磁选，得到精矿和尾矿，精矿中TFe为 90.21%,脉石含量5. 78%，碳含量在1.12%，磷含量0.031%，硫含量0. 025%，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量4. 82 %，硫含量0. 15%，TFeO. 52 %，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。实施例2
将IFe含量为44. 47%,；磷含量为3.的高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成300 目细粉，以还原剂将矿石中铁被还原成金属铁所需还原剂质量的1. 3倍配加还原剂，还原剂中铝占还原剂总质量的5%，焦炭占还原剂总质量的95%，催化剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 6%，催化化剂中氧化锰占催化剂总质量的10%，铁粉催化剂总质量的90% ；溶剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 95%，其中碱金属氧化物占溶剂总质量的15%，萤石占溶剂总质量的85 %，添加剂0. 25 %，其中碳酸钠占添加剂总质量的35%，碳酸钾占添加剂总质量的 30%，硫酸钠占添加剂总质量的30%、氯化钾占添加剂总质量的5%，粘接剂占高磷鮞状赤铁矿总质量1.0%，其中有机树脂占粘接剂总质量的5%，糖渣占粘接剂总质量的65%，造纸浆占粘接剂总质量的15%、水玻璃占粘接剂总质量的15%混均勻，由压力制砖机制成方形高磷鮞状赤铁矿复合原料，单个高磷鮞状赤铁矿复合原料其体积为26立方厘米；将高磷鮞状赤铁矿复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气保护下，在25-400°C 之间以1. 8°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到400士30°C，并保温3小时，然后以2°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士35°C，保温0. 8 小时，然后以3. 2°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士80°C，保温 1小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1. 3大气压，然后将反应后的高磷鮞状赤铁矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时， 再次磨细成300目细粉；利用磁选机对磨成细粉的反应产品进行磁选，得到精矿和尾矿，精矿中TFe为 92. 29 %，脉石含量4. 51 %，碳含量在3.73%，磷含量0. 047 %，硫含量0. 036 %，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量8. 72 %，硫含量0. 14%，TFeO. 47 %，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。实施例3将IFe含量为48. 21%,；磷含量为5. 的高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成300 目细粉，以还原剂将矿石中铁被还原成金属铁所需还原剂质量的1. 5倍配加还原剂，还原剂中铝占还原剂总质量的12%，焦炭占还原剂总质量的76%，碳化硅占还原剂总质量的 12%，催化剂铁粉占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 95%;溶剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 68%, 其中碱金属氧化物占溶剂总质量的5%，萤石占溶剂总质量的95%，添加剂1.0%，其中碳酸钠占添加剂总质量的阳％，碳酸钾占添加剂总质量的20%，硫酸钠占添加剂总质量的 16%、氯化钾占添加剂总质量的9%，粘接剂占高磷鮞状赤铁矿总质量1.5%，其中糖渣占粘接剂总质量的10%，造纸浆占粘接剂总质量的15%、水玻璃占粘接剂总质量的75%混均勻，由压力制砖机制成方形高磷鮞状赤铁矿复合原料，单个高磷鮞状赤铁矿复合原料其体积为38立方厘米；将高磷鮞状赤铁矿复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气保护下，在25-400°C 之间以3. 0°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到400士 10°C，并保温6小时，然后以4°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士 15°C，保温4小时，然后以5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士30°C，保温6小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1.5大气压，然后将反应后的高磷鮞状赤铁矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨细成300目细粉；
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利用磁选机对磨成细粉的反应产品进行磁选，得到精矿和尾矿，精矿中IFe为 93.81%,脉石含量3. 6 %，碳含量在5. 85 %，磷含量0. 048 %，硫含量0. 041 %，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量13. 21%，硫含量0. 12%, TFeO. 31%，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。实施例4将IFe含量为51.35%，；磷含量为4. 27 %的高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨细成300目细粉，以还原剂将矿石中铁被还原成金属铁所需还原剂质量的1. 4倍配加还原剂碳化硅， 催化剂铁粉占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 80% ；溶剂萤石占高磷鮞状赤铁矿总质量0. 85%， 添加剂碳酸钠占高磷鮞状赤铁矿总质量1.0%，粘接剂造纸浆占高磷鮞状赤铁矿总质量 1. 4%，混均勻，由压力制砖机制成方形高磷鮞状赤铁矿复合原料，单个高磷鮞状赤铁矿复合原料其体积为20立方厘米；将高磷鮞状赤铁矿复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气保护下，在25-400°C 之间以3. 0°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到400士30°C，并保温5小时，然后以4°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士35°C，保温3小时，然后以5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士50°C，保温5小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1.4大气压，然后将反应后的高磷鮞状赤铁矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨细成300目细粉；利用磁选机对磨成细粉的反应产品进行磁选，得到精矿和尾矿，精矿中TFe为 94. 97 %，脉石含量3.2%，碳含量在3. 47 %，磷含量0. 041 %，硫含量0. 035 %，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量14. 17%，硫含量0. 112%, IFeO. 21%，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。
权利要求
1.一种高磷鮞状赤铁矿制备富磷渣的方法，将高磷鮞状赤铁矿烘干后，磨成细粉，与还原剂、催化剂、溶剂、添加剂和粘接剂混均勻，经成型后制成复合原料，还原剂按铁矿中以 Fe2O3为形态还原成金属铁所需要还原剂质量的1. 05-1. 5倍加入；将复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气或氮气保护下，进行三段式还原烧结；然后将反应后的复合物料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨成细粉，并磁选， 得到精矿和尾矿；所述的三段式还原烧结是在常温下，以1_3°C /分钟的升温速度将复合原料加热至400士60°C，保温0. 5-6小时；然后以2-4°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到750士80°C，保温0. 5-4小时；再以1_5°C /分钟的升温速度将高磷鮞状赤铁矿复合原料加热到1000士 120°C，保温0. 5-6小时；在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为1. 2-1. 5大气压；所述的催化剂为氧化锰或五氧化二钒或铁粉中的一种或几种；所述添加剂为碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、氯化钾的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的方法，催化剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0.2-1. 0%,
3.根据权利要求2所述的方法，添加剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0.2-1. 5%,
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述还原剂包括焦碳、类石墨、石油焦、金属铝、碳化硅、碳化钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，所述的粘接剂选自有机树脂、糖渣、造纸浆、水玻璃的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的方法，粘接剂占高磷鮞状赤铁矿总质量0.2-1. 5%。
7.根据权利要求1所述的方法，所述的溶剂为碱金属氧化物、萤石、硅石、石英中的一种或几种。
8.根据权利要求1或7所述的方法，溶剂占高磷鮞状赤铁矿总量0.2-1. 0%，混均勻。
9.根据权利要求1所述的方法，成型过程是由成型设备制成复合原料，单复合原料其体积为6-40立方厘米。
10.根据权利要求1所述的方法，所述催化剂的纯度不低于95.0%。
全文摘要
一种高磷鲕状赤铁矿制备富磷渣的方法，将矿烘干，磨细，与还原剂、催化剂、溶剂、添加剂和粘接剂混均匀，成型成复合原料，将复合原料置入回转窑或隧道瑶内，在氩气下，以1-3℃/分钟升温速度将复合原料加热到400±60℃，并保温0.5-6小时，然后以2-4℃/分钟升温速度加热到750±80℃℃区间，保温0.5-4小时，再以1-5℃/分钟升温速度加热到1000±120℃，保温0.5-6小时，在升温和保温过程中炉内气压力为1.2-1.5大气压，反应后复合物料推出回转窑或隧道瑶，冷却，磨细，磁选，得到精矿和尾矿，精矿中金属铁为89-94％，脉石含量小于6％，碳含量0.5-6.5％，磷或硫含量小于0.05％，可作为转炉或电炉冶炼优质原料，尾矿中磷含量4-15％，硫含量小于0.2％，TFe小于1％，可作为冶炼高磷合金和制造磷肥的优质原料。
文档编号C22B5/02GK102337392SQ20111030078
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者吴光亮, 孟征兵, 李一为, 黄涛 申请人:中南大学