黄冈市中基窑炉有限公司HUANGGANG CITY ZHONGJI KILN CO.,LTD.

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    鲕状赤铁矿脱磷研究

    发布日期: 2014年05月15日 浏览: 字体:

    缩式窑还原技术对鲕状赤铁矿脱磷的研究

    陈正东1  李友兵2  李光平2

    1. 黄冈市中基窑炉有限公司 2. 湖南省华鼎矿业有限公司

    摘要:鲕状赤铁矿石分布广,研究如何有效利用它有重大意义。中基窑炉公司与湖南华鼎矿业公司联合进行低品位赤铁矿的研究取得突破进展。经缩式窑直接还原焙烧-磁选得到铁粉。

    关键词:鲕状赤铁矿   焙烧   磁选   脱磷

    赤铁矿是自然界分布很广的铁矿物,应是重要的炼铁原料,但鲕状赤铁矿石嵌布粒度极细,且经常与菱铁矿、鲕绿泥石或含磷矿物共生或相互包裹,难以达到钢铁工业对铁矿石含磷的要求,因此鲕状赤铁矿石是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型之一,该类资源基本没有得到有效利用。我国铁矿资源储量约1/9为鲕状赤铁矿,因此研究如何有效利用鲕状赤铁矿石在我国有重要意义。

    国内外对该种矿石已经进行了很多研究工作,但效果都不理想。根据我们的研究表明,采用添加合理的脱磷剂进行该类矿石直接还原焙烧-磁选方法而得到的铁粉,能达到工业上炼钢要求,具有大规模生产的可能性。本实验研究了直接还原焙烧-磁选过程中,多因素对直接还原的影响,确定该类矿石直接还原焙烧-磁选的最佳条件,具有工业化生产的价值。

    一、矿石性质及试验方法

    研究所用矿石(原矿)为湖北长阳火烧坪高磷鲕状赤铁矿石,具体含量见表一;矿物成分见表二:

    表一:火烧坪鲕状含磷赤铁矿的化学成分

     

    化学成份

    TFe

     

    Ti

     

    V

     

    P

     

    S

     

    C

     


    含    量

    38.02

    0.14

    0.056

    1.01

    0.073

    1.95


    化学成份

    SiO2

     

    Al2O3

     

    CaO

     

    MgO

     

    K2O

     

    Na2O

     

    烧失量

    含    量

    15.80

    5.50

    11.91

    1.18

    0.75

    0.080

    8.65

     

    表二:火烧坪鲕状含磷赤铁矿的物相成分

     

    元素存在的物相

    赤铁矿

    褐铁矿

    碳酸盐

    硫化物

    硅酸盐

    总Fe

    Fe含量

    29.46

    0.94

    0.60

    0.07

    6.95

    38.02

    Fe分布率

    77.49

    2.47

    1.58

    0.18

    18.28

    100.00

    还原焙烧以煤为还原剂,同时加入脱磷剂L和脱磷剂Y混匀,压球后放在加盖的不锈钢匣钵中,再用煤填实和覆盖,然后在我公司生产的缩式窑中按一小时升温100度的速度升温,达800度后直接升温到1180度。20小时后关火。按特定的曲线冷却,后进行两段式磨矿和磁选。主要考察的条件因素包括煤的用量、脱磷剂的用量、脱磷剂的配比、磨矿细度等。

    因直接还原焙烧-磁选最终得到的产品中铁的品位大于95%,回收率大于93%,磷含量小于0.05%的金属还原铁粉。试验中焙烧后产品的总质量同焙烧前相比有较大变化,故用还原铁粉中铁的绝对金属量同焙烧试验中加入的原矿的绝对金属量的比值来计算回收率。煤与脱磷剂的用量指煤或脱磷剂与矿石质量的比值,均用百分比来表示。脱磷剂均混于矿石粉末中,压球。球团放于匣钵中,再用煤粉覆盖。

    二、试验结果及讨论

    (一)二段磨矿时间试验

    前一阶段的试验结果表明铁品位的提高和磷品位的降低都要通过细磨来实现,因此首先考察籽焙烧过程中二段磨矿细度的影响。固定条件为,煤的用量5%,脱磷剂合计用量15%,焙烧温度1180℃,达温后的烧结时间20小时,磨矿浓度60%,第一段磨矿细度为55%的-0.074mm,磁选场强87.6kA/m,精矿再磨。试验结果见表三。

     表三:磨矿时间与产品质量

     

    磨矿时间

    铁品位%

    铁回收率%

    磷品位%

    10分钟

    83

    95

    0.15

    20分钟

    92

    92

    0.11

    30分钟

    95

    90

    0.06

    从表三中可以看出,随着二段磨矿时间的增加,铁的品位和回收率都呈上升趋势,但磷的品位在下降,应是嵌布粒度较细的脉石矿物在此时可以充分与铁矿物解离,并且不会发生团聚。故确定第二段磨矿时间为20—30分钟。

    (泥浆度是指固体物与水的比值。磨到200目后,再磨粒度变大,这是因为纯铁被打压成了薄片)

    (二)煤的用量试验

    固定其他条件不变,考察了焙烧过程中内配煤的用量的影响,结果见表四。(填充煤的用量未做实验。填充煤的量以填满为宜)

    表四:内配煤的用量与产品质量的关系

     

    煤用量%

    铁品位%

    铁回收率%

    磷品位%

    2

    90

    88

    0.18

    3

    93

    92

    0.06

    5

    95

    93

    0.04

    10

    95

    93

    0.04

    从表四中可以看出,随着内配煤用量的增加,铁的品位和回收率均增加,磷的品位降低,此过程中煤可以同原矿充分反应,将原矿中的Fe2O3还原,但当用量超过5%时,煤在反应中过量,虽然对铁的回收率仍有一定的提高,但脱磷剂脱磷的效果变化不大,因此确定内配煤最佳用量为5%。

    (三)脱磷剂用量试验

    内配煤的用量为5%,其他条件不变,改变脱磷剂用量进行试验,结果见表五

    表五:脱磷剂(按1:1的用量)的用量与产品质量的关系

     

    脱磷剂的用量%

    铁的品位%

    铁的回收率%

    磷的品位%

    5

    90

    84

    0.34

    10

    92

    93

    0.12

    15

    95

    95

    0.04

    20

    95

    94

    0.04

    从表五可以看出,在脱磷剂用量到10%之前,铁品位、回收率都有明显提高,磷品位有明显下降,当脱磷剂用量超过15%之后,对结果的影响变小,因此确定脱磷剂的最佳用量为15%。脱磷剂Y的主要作用是在焙烧的过程中,阻断了磷的还原反应,并减弱了磷氧四面体在金属晶体表面与铁形成共额∏键的强度,从而在磁选过程中将磷去除,同时还可以促进铁铝榴石的分解和还原;提高铁的回收率,对还原有一定的促进作用。脱磷剂L对磷有强烈的吸附作用,促进磷进入渣相。

    (四)焙烧温度试验

    固定脱磷剂用量(合量)为15%,其他条件不变,改变焙烧温度进行试验,结果见表六。

    表六:还原温度与产品质量的关系

     

    还原温度℃

    铁品位%

    铁回收率%

    磷品位%

    1100

    92

    92

    0.03

    1150

    94

    95

    0.04

    1180

    95

    96

    0.04

    1250

    92

    95

    0.75

    从表六中可以看出,当温度低于1180℃后,随着温度的升高,铁的回收率升高,而磷的品位降低,说明在此温度条件下,脱磷剂发挥了最大的作用,升高温度有利于铁的还原以及磷的去除,当温度超过1180℃继续升高时,磷的品位明显升高,而铁的品位和回收率略有下降,由此可知在该范围内,温度对脱磷剂的效果产生了不利的影响。试验中发现温度高于1180℃时,焙烧后的产品结块严重,不利于破碎球磨,最终还原铁产品中磷的品位急速升高。推断在焙烧过程中脱磷剂阻断不了磷的还原反应,使脱磷更难实现。因此确定最佳温度为1180℃。

    三、结论

    (一)在鲕状高磷赤铁矿石还原焙烧过程中添加脱磷剂,可以实现得到高品位还原铁产品的同时,使其中磷的含量降低到0.05%。为合理利用难选高磷赤铁矿工业化生产提供了一种新的途径。

    (二)在还原焙烧的过程中,脱磷剂Y;脱磷剂L能有效脱磷。

    (三)还原焙烧温度应控制在1180℃,过高的温度将会使铁矿物与磷重新结合,而温度过低时达不到还原的效果。

     

    综上所述:通过此次大会,使大家加深了对中基窑炉公司的认识。

    中基窑炉公司与华鼎矿业公司共同成立低品位铁矿研发基地,对低品位铁矿进行深入研究,给矿山企业提供原矿的技术参数和生产工艺特点,设计岀合理的现代化窑炉,生产出合格的产品,提高了产品的附加值,从而使矿山企业廉价的资源获得巨大的升值空间,是钢铁企业生产实现短流程的必由之路。高磷鲕状赤铁矿试验成果取到了抛砖引玉的作用,它必将对钢铁行业的发展产生深远的影响。

    中基窑炉公司真诚邀请各位有志之士共同发展直接还原铁事业,推动中国直接还原铁事业达到一个全新的高度!


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