1.本发明涉及炼铁技术领域，尤其涉及一种高铝铁矿熔炼渣铁分离的添加剂及分离方法。
背景技术：
2.高铝铁矿是国内典型的低品位复杂难处理利用的铁矿石类型之一，因其al2o3含量高，不能直接用于高炉冶炼铁水，而用于制备高炉炉料又会对产品的产质量产生不利影响，增加燃料能耗。因此，目前其利用率较低。铁铝分离是实现高铝铁矿高效利用的关键手段，高铝铁矿中铁、铝往往形成类质同象结构，常规选矿方法无法实现铁铝充分分离，目前的研究成果表明，实现铁铝分离的手段众多，大多工艺方法在实现过程中需要添加大量添加剂，造成生产成本的增加及对设备顺行有不利影响，经济性较差。还原法处理工艺能高效快速实现高铝铁矿的铁铝分离，但或多或少需要在工艺过程中添加一定量的添加剂，亦或需要1550～1600℃高温将铁氧化物还原并熔化在液态状态下渣铁分离。添加剂或高温均会增加生产处理成本，同时，也不利于炉窑长期稳定运行。由于高铝铁矿中铝的含量较高，导致熔融还原炼铁过程中渣相的粘度较高，熔化性温度提高、流动性变差，降低了渣铁分离效率。
3.因此开发一种降低还原炼铁过程中的熔融温度、促进渣铁有效分离，金属回收率高、环境污染小的添加剂，对高效利用高铝铁矿和缓解我国优质铁矿石资源短缺的压力、减轻钢铁工业对海外资源高度依赖和实现矿产资源的综合利用具有重要的现实意义。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明提出了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离的添加剂及分离方法，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
5.第一方面，本发明提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离的添加剂，所述添加剂包括氧化锰、锰铁矿、富锰渣、电解锰阳极泥中的至少一种；所述添加剂的粒径为0.005～0.1mm。
6.第二方面，本发明还提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
7.将含铁矿物、所述的添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
8.将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧，得到金属化团块；
9.将还原剂加入至金属化团块中，进行熔融还原焙烧，得到铁水和富锰尾渣。
10.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠或聚乙烯酰胺中的至少一种。
11.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，所述还原剂包括烟煤、木炭、焦炭中的至少一种。
12.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，预还原焙烧的温度为950～1100℃、时间为60～100min。
13.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，熔融还原焙烧的温度为1450～1550℃、时间为15～40min。
14.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧之前还包括对团块进行干燥，干燥温度为30～200℃、干燥时间为2～4h。
15.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，所述含铁矿物与所述添加剂的质量比为100:(10～150)；含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:(0.1～1.5):(10-25)。
16.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧的步骤中，所述还原剂中所含的碳与所述团块中所含的铁的质量比为(1.0～2.0):1。
17.优选的是，所述的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，将还原剂加入至金属化团块中，进行熔融还原焙烧的步骤中，所述还原剂中所含的碳与所述金属化团块中所含的铁的质量比为(1～5):20。
18.本发明的一种高铝铁矿熔炼渣铁分离的添加剂及其分离方法相对于现有技术具有以下有益效果：
19.(1)本发明的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，采用含锰矿物作为高铝铁矿预还原-熔融还原铁铝分离的添加剂，利用含锰矿物中的锰氧化物将高铝铁矿还原过程中产生的铁尖晶石和铁橄榄石中的氧化亚铁置换出来，有效提高高铝铁矿的直接还原金属化率；利用含锰矿物降低高铝铁矿预还原团块的熔融还原温度，同时含锰矿物能够降低渣相的粘度，提高渣相流动性，促进渣铁有效分离，提高金属回收率、环境污染小，对高效利用高铝铁矿和缓解我国优质铁矿石资源短缺的压力、减轻钢铁工业对海外资源高度依赖和实现矿产资源的综合利用具有重要的现实意义。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
21.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离的添加剂，该添加剂包括氧化锰、锰铁矿、富锰渣、电解锰阳极泥中的至少一种；添加剂的粒径为0.005～0.1mm。
22.具体的，电解锰阳极泥中锰氧化物质量含量为63～87％；
23.锰铁矿中锰氧化物质量含量8～16％；
24.富锰渣中锰氧化物质量含量47～71％。
25.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
26.s1、将含铁矿物、上述的添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
27.s2、将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧，得到金属化团块；
28.s3、将还原剂加入至金属化团块中，进行熔融还原焙烧，得到铁水和富锰尾渣。
29.需要说明的是，本技术实施例的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，采用含锰矿物作为高铝铁矿预还原-熔融还原铁铝分离的添加剂，利用含锰矿物中的锰氧化物将高铝铁矿还原过程中产生的铁尖晶石和铁橄榄石中的氧化亚铁置换出来，有效提高高铝铁矿的直接还
原金属化率；利用含锰矿物降低高铝铁矿预还原团块的熔融还原温度，同时含锰矿物能够降低渣相的粘度，提高渣相流动性，促进渣铁有效分离，提高金属回收率、环境污染小，对高效利用高铝铁矿和缓解我国优质铁矿石资源短缺的压力、减轻钢铁工业对海外资源高度依赖和实现矿产资源的综合利用具有重要的现实意义。
30.具体的，上述含铁矿物为高铝铁矿。
31.在一些实施例中，粘结剂包括羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠或聚乙烯酰胺中的至少一种。
32.在一些实施例中，还原剂包括烟煤、木炭、焦炭中的至少一种。
33.在一些实施例中，预还原焙烧的温度为950～1100℃、时间为60～100min。
34.在一些实施例中，熔融还原焙烧的温度为1450～1550℃、时间为15～40min。
35.在一些实施例中，将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧之前还包括对团块进行干燥，干燥温度为30～200℃、干燥时间为2～4h。
36.在一些实施例中，含铁矿物与添加剂的质量比为100:(10～150)；含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:(0.1～1.5):(10-25)。
37.在一些实施例中，将还原剂加入至团块中，进行预还原焙烧的步骤中，还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为(1.0～2.0):1。
38.在一些实施例中，将还原剂加入至金属化团块中，进行熔融还原焙烧的步骤中，还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为(1～5):20。
39.以下进一步以具体实施例说明本技术的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法。以下实施例和对比例中所用的含铁矿物为原矿tfe含量41.92％、al2o3含量13.74％、sio2含量13.96％、cao含量0.13％、mgo含量0.88％、烧损7.20％的高铝铁矿、以及其它不可避免的杂质，上述含量指的均是质量含量。
40.实施例1
41.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
42.s1、将含铁矿物、添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
43.s2、将团块于150℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
44.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1050℃下预还原焙烧90min，得到金属化团块；
45.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1450℃下熔融还原焙烧20min，得到铁水和富锰尾渣；
46.其中，添加剂为电解锰阳极泥，电解锰阳极泥中锰氧化物质量含量为70％；
47.粘结剂为聚乙烯酰胺，还原剂为烟煤；
48.含铁矿物与添加剂的质量比为8:1，含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:1:15；
49.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为1.5:1；
50.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:10。
51.实施例2
52.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
53.s1、将含铁矿物、添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
54.s2、将团块于180℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
55.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1150℃下预还原焙烧60min，得到金属化团块；
56.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1450℃下熔融还原焙烧15min，得到铁水和富锰尾渣；
57.其中，添加剂为锰铁矿，锰铁矿中锰氧化物质量含量为10％；
58.粘结剂为羧甲基纤维素钠，还原剂为焦炭；
59.含铁矿物与添加剂的质量比为1:1，含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:0.5:15；
60.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为1.2:1；
61.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:12。
62.实施例3
63.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
64.s1、将含铁矿物、添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
65.s2、将团块于120℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
66.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1000℃下预还原焙烧100min，得到金属化团块；
67.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1500℃下熔融还原焙烧25min，得到铁水和富锰尾渣；
68.其中，添加剂为富锰渣，富锰渣中锰氧化物质量含量为60％；
69.粘结剂为腐殖酸钠，还原剂为木炭；
70.含铁矿物与添加剂的质量比为7:3，含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:1:15；
71.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为2:1；
72.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:15。
73.实施例4
74.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
75.s1、将含铁矿物、添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
76.s2、将团块于180℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
77.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1050℃下预还原焙烧90min，得到金属化团块；
78.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1450℃下熔融还原焙烧20min，得到铁水和富锰尾渣；
79.其中，添加剂为氧化锰，粘结剂为聚乙烯酰胺，还原剂为烟煤；
80.含铁矿物与添加剂的质量比为10:1，含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:1:15；
81.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为1.5:1；
82.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:18。
83.实施例5
84.本技术实施例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
85.s1、将含铁矿物、添加剂、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
86.s2、将团块于180℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
87.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1050℃下预还原焙烧90min，得到金属化团块；
88.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1450℃下熔融还原焙烧20min，得到铁水和富锰尾渣；
89.其中，添加剂为锰铁矿和氧化锰，锰铁矿和氧化锰的质量比为4:1，锰铁矿中锰氧化物质量含量为12％；粘结剂为聚乙烯酰胺，还原剂为烟煤；
90.含铁矿物与添加剂的质量比为6:4，含铁矿物与添加剂的质量之和、粘结剂质量、水质量比值为100:1:15；
91.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为1.5:1；
92.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:18。
93.对比例1
94.本对比例提供了一种高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，包括以下步骤：
95.s1、将含铁矿物、粘结剂以及水混合均匀后，造块后得到团块；
96.s2、将团块于150℃下干燥3h，得到干燥后的团块；
97.s3、将还原剂加入至团块中，于温度为1050℃下预还原焙烧90min，得到金属化团块；
98.s4、将还原剂加入至金属化团块中，于温度为1500℃下熔融还原焙烧30min，得到铁水和富锰尾渣；
99.粘结剂为聚乙烯酰胺，还原剂为烟煤；
100.含铁矿物、粘结剂以及水的质量比为100:1:15：
101.步骤s3中还原剂中所含的碳与团块中所含的铁的质量比为1.5:1；
102.步骤s4中还原剂中所含的碳与金属化团块中所含的铁的质量比为1:10。
103.性能测试
104.按照实施例1～4以及对比例1中的高铝铁矿熔炼渣铁分离方法，测试金属化球团的金属化率、铁水的铁品位以及铁回收率，结果如下表1所示。
105.表1-不同实施例的金属化球团的金属化率、铁水的铁品位以及铁回收率
106.实施例金属化率(％)铁品位(％)铁回收率(％)实施例187.197.686.45实施例285.6297.888.32实施例387.2698.691.25实施例490.2796.3890.24实施例588.7297.2690.38对比例166.4996.6874.49
107.表1中，金属化率等于含铁矿物中金属铁含量/全铁含量(金属铁含量是指含铁矿物样品中单质铁的含量，全铁含量是指含铁矿物样品中所有铁元素的含量)；金属化球团指的是上述实施例和对比例步骤s3中的金属化团块，其代表团块被还原的程度；铁品位指的
是上述实施例和对比例步骤s4中铁水中铁元素的质量含量；铁回收率的计算方法为：铁水中铁的质量/金属化球团中铁的质量。
108.从表1中可以看出，采用本技术的分离方法，金属化球团的金属化率、铁水的铁品位以及铁回收率均高于对比例，说明在高铝铁矿熔炼渣铁分离过程中加入本技术的含锰矿物作为添加剂，可提高金属回收率。
109.上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。