一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法和系统 |
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| 申请号 | CN201610945920.X | 申请日 | 2016-11-02 | 公开(公告)号 | CN106636521A | 公开(公告)日 | 2017-05-10 |
| 申请人 | 江苏省冶金设计院有限公司; | 发明人 | 陈文亮; 刘占华; 经文波; 王欣; 王岩; 曹志成; 薛逊; 丁银贵; 吴道洪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种改善含金属 铁 还原球团磨选分离效果的方法和系统。本发明首先提供了改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法包括：(1)制备混有含铁、含 钙 与含 碳 物料的团 块 ；(2)高温下还原所述团块，得到含金属铁的还原球团；(2)将含金属铁的还原球团进行 水 淬处理，加入磨矿添加剂进行湿式磨矿，得到矿浆；(3)矿浆进行固液分离，得到滤渣和滤液；(4)滤渣进行物理分选，得到含铁颗粒和 尾矿 渣；(5)尾矿渣用于制备 水泥 。本发明进一步提供了实现上述方法的专用系统。本发明方法和系统不仅可改善含金属铁还原球团磨选分离的效果、提高铁产品的铁品位和铁回收率，还可有效降低磨矿能耗和 钢 耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法和系统技术领域背景技术[0002] 中国是世界上铁矿资源较丰富的国家之一，已探明的储量有578.72亿吨，可供开发利用的约有260亿吨，但是97％为贫矿，平均品位仅为33％，比世界铁矿石供应大国平均品位低20％。随着中国钢铁行业的迅速发展，铁矿资源消耗速度加快，中国铁矿资源已无法满足钢铁生产需要，中国多数大型钢铁企业不得不向外大量进口铁矿石进行生产。自2003年以来，铁矿石进口依赖度已达50％以上，另外，世界铁矿石价格呈现上升态势，使中国钢铁行业发展面临巨大的困难。因此，针对中国铁矿资源特点开发高效利用技术迫在眉睫。 [0003] 近年来，针对某些含铁冶金废渣，中国相关科研工作者突破了传统的选矿—烧结—高炉流程概念，提出采用先冶后选的方法即“还原焙烧—磁选”工艺处理这些冶金废渣，实现了铁的有效富集和资源的综合利用。该工艺所得的高金属化率的铁粉冷压块后，不仅可以补充废钢资源的不足，而且是冶炼优质钢、特殊钢的优质原料。 [0004] 公告号为CN200910094839.5A的专利公开了一种提取铜冶炼废渣中铁的方法，该方法通过将铜渣、还原剂、氧化钙或碳酸钙混合配料后，高温下进行矿相重构和碳热还原反应，经过磁选分离回收铁。公告号为CN104404260A公开了一种从铜渣中分离有价金属的方法，该方法经过两次造球焙烧，第一次造球焙烧时铁橄榄石转化为易于还原的氧化铁，第二次造球焙烧将铜渣中的氧化铁还原成金属铁与渣通过磁选分离。但是这些从铜渣中还原焙烧-磁选回收铁的技术的缺点是得到的铁粉产品纯度不高，仅能作为炼钢的配料，还需要进一步冶炼，技术经济指标不过关。 [0005] 因此，找到一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法，提高铁产品的铁品位和铁回收率具有重大的经济价值。 发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法，该方法不仅可改善含金属铁还原球团磨选分离的效果，提高铁产品的铁品位和铁回收率，还可以降低磨矿能耗和钢耗。 [0007] 为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为： [0008] 本发明提供了一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法，包括以下步骤： [0009] (1)制备混有含铁、含钙与含碳物料的团块；(2)高温下还原所述团块，得到含金属铁的还原球团；(2)将含金属铁的还原球团进行水淬处理，加入磨矿添加剂进行湿式磨矿，得到矿浆；(3)矿浆进行固液分离，得到滤渣和滤液；(4)滤渣进行物理分选，得到含铁颗粒和尾矿渣；(5)尾矿渣制备水泥。 [0010] 步骤(1)中所述团块的制备包括：将含铁物料、含钙物料、含碳物料和粘结剂按比例混合均匀，造球或压制成型。 [0011] 所述含铁物料、含钙物料、含碳物料以及粘结剂的质量比为100：(3-40)：(15-50)：(0-10)。 [0012] 所述含铁物料可以是铜渣、镍渣、赤泥、氧化铁皮、铅锌渣、红土镍矿、硫酸渣、钢铁冶炼粉尘或铁矿石(可以是难选矿和/或低品位的铁矿石)。 [0013] 所述含铁物料的杂质中Al2O3与MgO成分的总含量低于SiO2与CaO的总含量。当含铁物料的杂质中Al2O3与MgO成分的总含量低于SiO2与CaO的总含量时，有利于硅钙化合物的形成，当Al2O3与MgO成分的总含量高于SiO2与CaO的总含量时，不利于形成能与磨矿添加剂反应的硅钙化合物。优选的，所述含铁物料的杂质中，(Al2O3+MgO)/(SiO2)的质量比例低于1.0，例如低于0.8、低于0.5，甚至低于0.1。 [0014] 所述的含钙物料主要含有CaCO3、Ca(OH)2、CaO、CaCl2或CaF2中的任何一种或多种。 [0015] 所述含碳物料为兰炭、无烟煤、褐煤、烟煤、焦煤或石墨等中的任意一种或多种按照任何比例组成的混合物。优选的，所述含碳物料的固定碳含量≥65％，灰分≤20％。当固定碳含量小于65％时，不利于铁氧化物被充分还原形成金属铁，影响后续分选回收作业，当灰分含量大于20％时，带入球团中杂质较多，影响铁颗粒聚集长大成粗粒铁，使得最终铁产品铁品位不高。 [0017] 为使得球团在还原过程中同时生成硅钙化合物，即原硅酸钙、硅灰石、硅酸钙、硅酸二钙或硅酸三钙中的任意一种或多种按照任何比例组成的混合物，本发明对原料条件和还原条件进行了调整。最终表明通过添加含钙原料调整球团中Al2O3、MgO、SiO2、CaO的配比，在1150℃-1400℃下对团块进行高温还原时生成硅钙化合物。还原温度过低(譬如，还原温度低于1150℃)也不利于硅钙化合物的生成，还原温度过高(譬如，还原温度高于1400℃)能耗较大，成本高。最优选的，步骤(2)中高温下还原所述团块的还原温度为1200-1350℃。 [0018] 步骤(2)中磨矿过程中，加入磨矿添加剂后进行湿式磨矿，这是因为物料破碎产生新界面，新生界面表面活性较高，更易于发生一些化学反应。化学反应的发生可影响相邻原子间牢固约束的键力发生断裂，促进新界面产生，使金属铁颗粒与其它矿物相较容易分离。因此添加磨矿添加剂进行湿式磨矿，磨矿添加剂与渣相中的硅钙化合物发生一系列化学反应，可促进金属铁颗粒与其表面的渣相物质分离，使金属铁颗粒表面更为纯净，含有杂质物质较少，所得产品铁品位更高。同时，也可促进其他矿物相中的微细粒级的金属铁与渣相分离，使之更容易被分离出来而被分选回收，所以铁回收率也有所提高。 [0019] 所述磨矿添加剂是强碱弱酸盐；优选的，所述强碱弱酸盐选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的任意一种或多种按照任意比例所组成的混合物。所述磨矿添加剂的加入量为还原球团总质量的0.5％-10％。磨矿添加剂可以以固体形式或者溶液形式或两者结合形式加入。 [0020] 所述湿式磨矿中矿浆的浓度为50％-80％。 [0021] 步骤(3)中所述的固液分离是将矿浆进行过滤或抽滤并淋洗。 [0022] 步骤(4)中所述的物理分选包括磁选或重选。 [0024] 本发明进一步提供了一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的系统，包括：成型装置，所述成型装置具有含铁物料入口、含钙物料入口、含碳物料入口、粘结剂入口和团块出口； [0025] 还原装置，所述还原装置具有团块入口、烟气出口和还原球团出口，所述团块入口与成型装置团块出口相连； [0026] 水淬装置，所述水淬装置具有还原球团入口、水入口和水淬球团出口，还原球团入口与还原装置的还原球团出口相连； [0027] 磨矿装置，所述磨矿装置具有水淬球团入口、磨矿添加剂入口、水入口和矿浆出口，所述水淬球团入口与水淬装置的水淬球团出口相连； [0028] 固液分离装置，所述固液分离装置具有矿浆入口、滤渣出口和滤液出口，所述矿浆入口与磨矿装置的矿浆出口相连； [0029] 物理分选装置，所述物理分选装置具有滤渣入口、含铁颗粒出口和尾矿渣出口，所述滤渣入口与固液分离装置的滤渣出口相连； [0030] 制备水泥装置，所述制备水泥装置具有尾矿渣入口、制备水泥的添加剂入口和水泥熟料出口，所述尾矿渣入口与物理分选装置的尾矿渣出口相连。 [0031] 其中，所述成型装置包括混料机和压球机，或者是混料机和造球圆盘；所述还原装置是常规的具有还原功能的装置，例如转底炉、马弗炉、回转窑、隧道窑等；所述水淬装置是水封拉链机；所述磨矿装置是球磨机、棒磨机；所述固液分离装置是压滤机或真空过滤机；所述物理分选装置是离心选矿机或磁选机；所述制备水泥装置是水泥回转窑。 [0032] 本发明技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果： [0033] 1、磨矿添加剂与还原球团中的渣相中的硅钙化合物发生反应，促进金属铁颗粒表面的矿物相分离，提高了所得产品的铁品位。 [0034] 2、促进其它矿物相中的微细粒级的铁颗粒分离，使之分离出来而被分选回收，提高了所得产品的铁回收率。 [0036] 图1本发明改善含金属铁还原球团磨选分离效果的系统示意图。 [0037] 图2本发明改善含金属铁还原球团磨选分离效果的工艺流程图。 具体实施方式[0038] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。 [0039] 如图1所示，本发明提供一种改善含金属铁还原球团磨选分离效果的系统，包括：成型装置S100，所述成型装置S100具有含铁物料入口、含钙物料入口、含碳物料入口、粘结剂入口和团块出口； [0040] 还原装置S200，所述还原装置S200具有团块入口、烟气出口和还原球团出口，所述团块入口与成型装置S100团块出口相连； [0041] 水淬装置S300，所述水淬装置S300具有还原球团入口、水入口和水淬球团出口，还原球团入口与还原装置S200的还原球团出口相连； [0042] 磨矿装置S400，所述磨矿装置S400具有水淬球团入口、磨矿添加剂入口、水入口和矿浆出口，所述水淬球团入口与水淬装置S300的水淬球团出口相连； [0043] 固液分离装置S500，所述固液分离装置S500具有矿浆入口、滤渣出口和滤液出口，所述矿浆入口与磨矿装置S400的矿浆出口相连； [0044] 物理分选装置S600，所述物理分选装置S600具有滤渣入口、含铁颗粒出口和尾矿渣出口，所述滤渣入口与固液分离装置S500的滤渣出口相连； [0045] 制备水泥装置S700，所述制备水泥装置S700具有尾矿渣入口、制备水泥的添加剂入口和水泥熟料出口，所述尾矿渣入口与物理分选装置S600的尾矿渣出口相连。 [0046] 进一步，本发明提供一种利用上述系统改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法，包括如下步骤： [0047] (1)将含铁物料、含钙物料、含碳物料、粘结剂通过含铁物料入口、含钙物料入口、含碳物料入口、粘结剂入口送入到成型装置S100中，制备得到团块，通过团块出口排出； [0048] (2)团块通过还原装置S200的团块入口进入到还原装置S200中进行还原，得到还原球团，还原球团通过还原球团出口排出； [0049] (3)还原球团和水分别通过水淬装置S300的入口进入到水淬装置S300，得到水淬球团，通过水淬球团出口排出； [0050] (4)水淬球团、磨矿添加剂和水分别通过磨矿装置S400的入口进入到磨矿装置S400中，得到矿浆从矿浆出口排出； [0051] (5)矿浆通过固液分离装置S500的入口进入到固液分离装置S500，得到滤渣和滤液，分别从滤渣出口和滤液出口排出； [0052] (6)滤渣通过物理分选装置S600的入口进入到物理分选装置S600，得到含铁颗粒和尾矿渣，分别从含铁颗粒出口和尾矿渣出口排出； [0053] (7)尾矿渣、制备水泥的添加剂分别通过制备水泥装置S700的入口进入到制备水泥装置S700，得到水泥熟料，从水泥熟料出口排出。 [0054] 下面参考图1、2对实际生产中改善含金属铁还原球团磨选分离效果的方法进行详细的介绍，具体见实施例1-3： [0055] 实施例1 [0056] 将冶炼原料铜渣(含TFe 39.75％，SiO2 33.18％，CaO 2.75％，Al2O3 2.31％，MgO 2.07％，Cu0.27％)、石灰石(CaO 50.04％)、兰炭(固定碳74.46％，灰分12％)、复合粘结剂(膨润土20％+改性淀粉8％+水72％)，按重量配比，铜渣：石灰石：兰炭：复合粘结剂＝100： 15：25：10进行配料。混合料混匀后造球，烘干。烘干球团在1350℃下还原焙烧30分钟，焙烧后球团进行水淬，加入10％碳酸氢钠进行湿式磨矿，矿浆浓度为50％，磨矿30分钟。矿浆抽滤，并加水淋洗，收集滤液，滤液浓缩提纯后返回磨矿重复利用。滤渣采用离心选矿机进行分选，转速为500r/min，得到含铁93.45％的铜铁合金粉，铁回收率92.18％，含铜0.52％，尾矿渣抽滤烘干，用于制作水泥。 [0057] 实施例2 [0058] 将冶炼原料钢铁冶炼粉尘(含TFe 56.01％，SiO2 7.11％，CaO 1.86％，Al2O3 0.35％，MgO 0.31％)、生石灰(CaO 98.3％)、焦煤(固定碳65％，灰分20％)，按重量配比，冶金粉尘：生石灰：焦煤＝100：3：50进行配料。混合料混匀后压球。球团在1200℃下还原焙烧 90分钟，焙烧后球团进行水淬，加入0.5％碳酸钠进行湿式磨矿，矿浆浓度为80％，磨矿30分钟。矿浆抽滤，并加水淋洗，收集滤液，滤液浓缩提纯后返回磨矿重复利用。滤渣采用离心选矿机进行分选，转速为700r/min，得到铁产品在100mT磁场强度下磁选，最终得到含铁 95.31％的金属铁粉，铁回收率94.22％，尾矿渣抽滤烘干，用于制作水泥。 [0059] 实施例3 [0060] 将冶炼原料低品位难选铁矿石(含TFe 43.63％，SiO2 22.1％，CaO 3.58％，Al2O3 4.31％，MgO 0.59％)、熟石灰(CaO 73.14％)、无烟煤(固定碳85.43％，灰分7.66％)，按重量配比，铁矿石：熟石灰：无烟煤：羧甲基纤维素钠＝100：40：15：0.5进行配料。混合料混匀后压球，烘干。烘干球团在1250℃下还原焙烧45分钟，焙烧后球团进行水淬，加入3％碳酸钾进行湿式磨矿，矿浆浓度为67％，磨矿30分钟。矿浆抽滤，并加水淋洗，收集滤液，滤液浓缩提纯后返回磨矿重复利用。滤渣采用离心选矿机进行分选，转速为600r/min，得到含铁 93.41％的金属铁粉，铁回收率92.28％，尾矿渣抽滤烘干，用于制作水泥。 [0061] 对比实施例1 [0062] 与实施例1相比，其他条件相同，只是在磨矿过程中不加入磨矿添加剂(即不加入10％碳酸钠氢钠)时，得到铁粉铁品位为89.72％，铁回收率84.36％。 [0063] 对比实施例2 [0064] 与实施例2相比，其他条件相同，只是在磨矿过程中不加入磨矿添加剂(即不加入0.5％碳酸钠)时，得到铁粉铁品位为91.16％，铁回收率92.46％。 [0065] 对比实施例3 [0066] 与实施例3相比，其他条件相同，只是在磨矿过程中不加入磨矿添加剂(即不加入3％碳酸钾)时，得到铁粉铁品位为90.88％，铁回收率88.49％。 |
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