一種還原鐵粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于資源綜合利用領(lǐng)域，特別是涉及一種還原鐵粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國鐵礦資源豐富，多年開采已積累了大量的鐵尾礦。鐵尾礦的堆存和處理已經(jīng)成為礦山企業(yè)面臨的一個(gè)非常嚴(yán)峻棘手的問題。比如，齊大山鐵礦是鞍鋼集團(tuán)的主力礦山，齊大山尾礦庫已累積堆積鐵尾礦2億多噸，這類尾礦在我國其他地區(qū)有廣泛的分布。齊大山尾礦早期鐵品位可達(dá)20%左右，平均品位也在10%?12%，具有巨大的潛在回收價(jià)值。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鐵尾礦的預(yù)富集技術(shù)主要包括:濕法磨礦與磁選分離兩個(gè)步驟，具體是:首先對(duì)鐵尾礦進(jìn)行濕法磨礦，使有用鐵礦物與脈石礦物單體解離;然后對(duì)磨后的礦漿進(jìn)行濕法磁選，得到預(yù)富集后的精礦和尾礦。為區(qū)別于高品位的鐵精礦或鐵精粉，將預(yù)富集后的鐵品位為35%?45%的精礦產(chǎn)品稱為“鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦”。
[0004]對(duì)鐵尾礦預(yù)富集精礦進(jìn)行直接還原，需要添加大量的添加劑，如氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉等強(qiáng)化鐵礦物的還原。大量的添加劑不僅增加了還原成本，而且還會(huì)降低了混合物料的鐵品位，增加了能耗。
[0005]赤泥是三氧化二鋁生產(chǎn)過程中排出的固體廢棄物，具有強(qiáng)堿性。目前，三氧化二鋁的生產(chǎn)方法主要有拜耳法、燒結(jié)法和聯(lián)合法三種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國赤泥累積堆存量約為2.79億噸，其中50%左右采用拜耳法生產(chǎn)。赤泥大量堆存會(huì)對(duì)周邊的水體、土壤、大氣等造成嚴(yán)重污染，并占用大量土地。拜耳法冶煉三氧化二鋁采用的是強(qiáng)堿NaOH溶出高鋁、高鐵、一水軟鋁石型和三水鋁石型鋁土礦，因此，排出的拜耳法赤泥具有含鐵高、堿度高、三氧化二鋁含量高的特點(diǎn)。目前回收高鐵拜耳法赤泥中的鐵方法很多，但較為有效的方法為直接還原法。與鐵尾礦預(yù)富集精礦進(jìn)行直接還原的技術(shù)相同，為強(qiáng)化還原高鐵含量的拜耳法赤泥，需要添加一定量的堿性添加劑如氧化鈣、氫氧化鈣、氟化鈣、碳酸鈉，不僅增加了還原成本，而且還會(huì)降低了混合物料的鐵品位，增加了能耗。
[0006]在煉鋼過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的鋼渣，其產(chǎn)量約占鋼產(chǎn)量的15%?20%。鋼渣的堆存不僅占用大量土地，而且會(huì)造成一定的環(huán)境污染。盡管鋼渣從煉鋼廠排出前已經(jīng)過破碎與磁選工藝回收了部分粗粒鐵，但仍有細(xì)粒鐵殘存于鋼渣中，特別是有相當(dāng)部分無法用磁選機(jī)回收的鐵，如存在于各種物相中二價(jià)鐵、三價(jià)鐵;并且鋼渣中還存在著殘鋼、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳和氧化鐵等有益成分。
[0007]可知，強(qiáng)化還原鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦和高鐵拜耳法赤泥均要添加一定量的強(qiáng)堿性添加劑，而鋼渣中的成分決定了其正好具有高堿度和可作為熔劑的特點(diǎn)。另外，高鐵拜耳法赤泥還具有可促進(jìn)燒結(jié)的成分氧化鈉和三氧化二鋁，并且高鐵拜耳法赤泥中的氧化鈉還可強(qiáng)化鐵礦物的還原。因此，若能充分利用拜耳法赤泥和鋼渣各自具有的特點(diǎn)，協(xié)同強(qiáng)化還原鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦，則可降低還原成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種固體廢棄物的鐵資源綜合利用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明就是要利用生產(chǎn)三氧化二鋁排出的高鐵拜耳法赤泥以及煉鋼廠排出的高堿度鋼渣協(xié)同還原鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦，而不使用氧化鈣、碳酸鈉、氫氧化鈣等工業(yè)級(jí)或化學(xué)純添加劑，以達(dá)到降低還原成本的效果。同時(shí)，采用拜耳法赤泥和鋼渣協(xié)同強(qiáng)化還原鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦，既可回收鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦中的鐵又可回收拜耳法赤泥和鋼渣中的殘余鐵，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了三種固體廢棄物的鐵資源綜合利用的問題。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種還原鐵粉的制備方法，所述制備方法以拜耳法赤泥、鋼渣以及鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦為原料，采用所述拜耳法赤泥和所述鋼渣協(xié)同還原所述鐵尾礦預(yù)富集精礦，以回收所述鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦、所述拜耳法赤泥以及所述鋼渣中的鐵，制備獲得還原鐵粉。
[0010]進(jìn)一步地，所述制備方法包括拜耳法赤泥和鋼渣預(yù)處理、生球團(tuán)的制備、高溫還原以及濕法磨礦和濕法磁選步驟。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述生球團(tuán)的制備步驟中添加的粘結(jié)劑為有機(jī)化合物類，所述制備方法具體是:
(1)拜耳法赤泥和鋼渣預(yù)處理:將所述拜耳法赤泥和所述鋼渣分別置于95°C-115°C的溫度下烘干24-30小時(shí)，然后進(jìn)行破碎，破碎后所述拜耳法赤泥和所述鋼渣的粒度均小于Imm；
(2)生球團(tuán)的制備:按重量比計(jì)，取所述鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦100份、步驟(I)預(yù)處理后的拜耳法赤泥5-20份、步驟(I)預(yù)處理后的鋼渣15-20份，然后添加還原劑和有機(jī)化合物類粘結(jié)劑，混合均勻，添加5-10份水再次混勻，用壓球設(shè)備壓制得到所述生球團(tuán)；
(3)高溫還原:將步驟(2)所述生球團(tuán)進(jìn)行烘干，然后將所述生球團(tuán)放入還原氣氛爐內(nèi)進(jìn)行高溫還原，高溫還原結(jié)束后，將焙燒后球團(tuán)取出進(jìn)行自然冷卻或水冷，得到焙燒球團(tuán)；所述高溫還原的條件為:溫度1300°C?1350°C，時(shí)間30min?50 min；
(4)濕法磨礦和濕法磁選:將步驟(3)得到的所述焙燒球團(tuán)進(jìn)行破碎，得到細(xì)度為-2_粒級(jí)的顆粒，然后將所述顆粒進(jìn)行二段磨礦二段磁選，得到鐵品位? 88%的還原鐵粉。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(I)中所述拜耳法赤泥含有下列重量百分比的組分:全鐵20%?45%、氧化鋁10%?20%、二氧化硅5%?15%、氧化鈣1%?15%以及氧化鈉3%?9% ；
步驟(I)中所述鋼渣含有下列重量百分比的組分:全鐵5%?25%、三氧化二鋁1%?8%、二氧化硅10%?15%、氧化鈣35%?60%以及氧化鎂3%?13%。
[0013]進(jìn)一步地，步驟(2)中所述鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦含有下列重量百分比的組分:全鐵35%?50%、二氧化硅25%?45%以及含量低于6%的氧化物;所述氧化物包括三氧化二鋁、氧化I丐和氧化鎂。
[0014]進(jìn)一步地，步驟(2)中所述還原劑的添加量為15%?35%，所述還原劑為煙煤、無煙煤中的任意一種或兩種，所述還原劑中固定碳的含量2 50%，并所述還原劑中灰分<20%;所述還原劑添加量是指還原劑的質(zhì)量除以赤泥、鋼渣和鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦三者的質(zhì)量和的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(2)中添加的所述粘結(jié)劑為糖楽或羧甲基纖維素鈉；當(dāng)所述粘結(jié)劑為糖漿時(shí)，所述糖漿的添加量5%?10%;當(dāng)所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉時(shí)，所述羧甲基纖維素鈉的添加量為0.3%?0.5%;所述糖漿或指羧甲基纖維素鈉的添加量是指糖漿或指羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量除以赤泥、鋼渣和鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦三者的質(zhì)量和的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
[0016]進(jìn)一步地，步驟(4)中所述二段磨礦二段磁選具體為:首先按先后順序進(jìn)行一段磨礦與一段磁選，然后按先后順序?qū)M(jìn)行二段磨礦與二段磁選;所述一段磨礦的礦漿濃度為50%?60%，磨礦細(xì)度為-0.074mm粒級(jí)含量? 80%;所述一段磁選的磁場(chǎng)強(qiáng)度為150 Ak/m?180Ak/m;所述二段磨礦的礦漿濃度為40%?55%，磨礦細(xì)度為-0.074mm粒級(jí)含量2 90%和-
0.038mm粒級(jí)含量2 85%，所述二段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為60 Ak/m?80Ak/m。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
(1)既可回收鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦中的鐵又可回收拜耳法赤泥大部分三價(jià)鐵和鋼渣中的大部分金屬鐵、二價(jià)鐵和三價(jià)鐵，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了三種固體廢棄物的鐵資源綜合利用的問題；
(2)用拜耳法赤泥和鋼渣協(xié)同強(qiáng)化還原鐵尾礦預(yù)富集鐵精礦，不需要另外添加其他任何工業(yè)級(jí)或化學(xué)純添加劑如氧化鈣、氫氧化鈣等可明顯降低還原成本;此外，拜耳法赤泥還具有可促進(jìn)燒結(jié)的成分氧化鈉和三氧化二鋁，其中氧化鈉還可強(qiáng)化鐵礦物的還原；
(3)不用膨潤土等無機(jī)化合物作為粘結(jié)劑，可減少球團(tuán)的脈石含量，所用的粘結(jié)劑為有機(jī)化合物，有機(jī)物在高溫還原條件下燃燒可生成一氧化碳、氫氣等還原氣氛，促進(jìn)球團(tuán)鐵礦物的還原；
(4)獲得的還原鐵粉鐵品位大于88%，可作為電爐煉鋼的原料。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種還原鐵粉的制備方法的工藝流程圖；
圖2為本發(fā)明一種還原鐵粉的制備方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員