專利名稱：用于從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法。更具體地說， 本發(fā)明涉及通過選擇性分散和選擇性絮凝過程將含鐵礦物與超細(xì)粉中所含的脈石礦物分 開的方法。發(fā)明背景和現(xiàn)有技術(shù)在鐵礦石的采礦和洗滌過程中產(chǎn)生大量的超細(xì)粉。目前，有一千一百萬噸這些超 細(xì)粉堆積在各種礦泥池中。超細(xì)粉含有鐵以及在鐵礦山和鐵礦洗滌廠中產(chǎn)生的高氧化鋁和 二氧化硅。這些材料含有含鐵礦物(即赤鐵礦、針鐵礦和磁鐵礦)以及主要由粘土和其它 硅酸鋁組成的脈石材料。細(xì)顆粒粘土礦物在對(duì)這些不合格的細(xì)粉進(jìn)行選礦以使其適合于高 爐供料的過程中造成難度，因?yàn)樵阼F礦山以及在鐵礦洗滌廠中產(chǎn)生的細(xì)粉不滿足要被供給 到高爐中的原料的嚴(yán)格規(guī)格。現(xiàn)有技術(shù)公開了在兩種元素即鐵和氧化鋁或者鐵和二氧化硅或者氧化鋁和來自 化合物的二氧化硅之間進(jìn)行分離的方法，其中，這些物質(zhì)以不同的形成存在。因此，需要通過將鐵與含在超細(xì)粉中的氧化鋁和二氧化硅分開以從超細(xì)粉生產(chǎn)高 質(zhì)量原料，以使其適合于高爐供料，這將具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的目的是提出一種從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方 法，所述方法能夠?qū)㈣F與存在于超細(xì)粉中的氧化鋁和二氧化硅分開，以用于高爐供料。本發(fā)明的另一目的是提出一種從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法， 該方法對(duì)環(huán)境友好且無廢物產(chǎn)生。本發(fā)明的再一目的是提出一種從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法， 所述方法能夠從超細(xì)粉中分離出鐵，從而使其有資格作為具有少于2%氧化鋁和二氧化硅 的高爐供料。附圖簡述

圖1示出了描述根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳述根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)開發(fā)出一種從在鐵礦山和鐵礦洗滌廠中產(chǎn)生的含有高氧化鋁和 二氧化硅的超細(xì)粉生產(chǎn)含有具有非常低的氧化鋁和二氧化硅且含有非常高的鐵的濃縮物 的方法。在該方法中，氧化鋁和二氧化硅選擇性地分散，而含鐵礦物在特定條件下選擇性地 絮凝。來源于含有大約57%鐵、7. 51%氧化鋁和7. 15%二氧化硅的超細(xì)粉，最終產(chǎn)物含有 多于68%的鐵，且僅具有大約1.2%氧化鋁和1.3%二氧化硅，其中鐵回收率為45-75%。在 該方法中產(chǎn)生的尾礦可以用作為建筑材料。該方法對(duì)環(huán)境友好且無廢物產(chǎn)生。用于鋼鐵工業(yè)的原料的質(zhì)量在下游工藝中起到重要作用。在鐵礦山以及在鐵礦洗 滌廠中產(chǎn)生的細(xì)粉不滿足將被供給到高爐中的原料的嚴(yán)格規(guī)格。因此，需要對(duì)這些不合格 的細(xì)粉進(jìn)行選礦，以使其適合于高爐供料。在提級(jí)該超細(xì)粉的過程中，具有低脈石礦物且含 低氧化鋁和二氧化硅的超細(xì)粉將是要被供給到高爐中的適合的原材料。同時(shí)一些部分變成富含高二氧化硅和氧化鋁的脈石材料，從而可以用于制造建筑材料。細(xì)顆粒的粘土礦物給 選礦造成難度。選擇性分散然后進(jìn)行選擇性絮凝由于材料的細(xì)度已經(jīng)被視為用于這些材料 的最合適的選礦方法。這些超細(xì)粉的表征研究顯示出，顆粒大多數(shù)在35微米以下，主要成 分是氧化鐵、氧化鋁、二氧化硅、硅酸鋁和硅酸鋁鐵。因?yàn)樵谔囟ǖ腜H下，脈石礦物(二氧 化硅和硅酸鋁)上的表面電荷與氧化鐵的表面電荷完全不同，所以基于表面電荷條件可以 完成含鐵礦物和脈石礦物之間的分離。除了以上考慮以外，淀粉絮凝劑可以用于使含鐵礦 物選擇性地附聚，而脈石礦物留在分散相中。在本發(fā)明中，已經(jīng)基于不同等級(jí)的礦泥材料開發(fā)出適合的絮凝方法。濃縮物將是 用于通過高爐途徑煉鐵的有用的供料，其中，尾礦將是用于制造建筑材料的適合的供料。已利用含鐵礦物和脈石礦物的表面電荷的差異首先分離出存在于超細(xì)粉中的一 些部分的脈石礦物。在第二階段，通過使用改性淀粉使來自第一階段的材料經(jīng)過選擇性絮 凝。通過該方法，產(chǎn)品增值，濃縮物變成為用于高爐的原料，含有高氧化鋁和二氧化硅的尾 礦變成為建筑材料。如圖1所示，使超細(xì)粉經(jīng)過選擇性分散過程，從而將具有較高的氧化鋁和二氧化 硅的尾礦與主要包含鐵且具有一些尾礦的沉淀材料分開。然后，使用非選擇性分散劑使其 經(jīng)過再次分散過程。在下一個(gè)階段，通過絮凝劑例如改性淀粉使來自第一階段的材料經(jīng)過 選擇性絮凝，這從外出到已經(jīng)收集的尾礦中的粘土、氧化鋁和二氧化硅的進(jìn)一步被留下的 脈石材料中分離出富鐵的濃縮物?，F(xiàn)在，該鐵的濃縮物可以用于高爐供料。如此分離的含 高二氧化硅和氧化鋁的脈石材料可以用于建筑材料，因此該方法沒有產(chǎn)生廢物。該方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.分離發(fā)生在以各種形式存在于超細(xì)粉中的鐵、氧化鋁和二氧化硅三種化合物之 間。2.來源于超細(xì)粉的含68%鐵且僅具有大約1. 2%氧化鋁和1. 3%二氧化硅的最終 產(chǎn)物適合作為高爐供料。大于2%的氧化鋁和二氧化硅使得產(chǎn)物不適合作為高爐供料。含鐵的超細(xì)粉是具有不同粒度的!^e的氧化物、Si的氧化物、Al的氧化物的混合 物。超細(xì)粉的粒度在100微米至IOOnm的范圍內(nèi)。超細(xì)粉中的氧化鋁和二氧化硅水平在3
重量％至8重量％的范圍內(nèi)。使用的分散劑包括具有不同用量的選擇性和非選擇性分散劑。選擇性分散劑包括 分子量為5000至10，000的聚合物。非選擇性分散劑包括硅酸鈉和六偏磷酸鈉。分散劑的 用量在20ppm至10，OOOppm的范圍內(nèi)。絮凝劑包括具有范圍為20ppm至10，OOOppm的不同 用量的不同的淀粉溶液。淀粉包括土豆、小麥和玉米，而使用的淀粉溶液是普通的以及淀粉 濃度在0. 1重量％至10重量％范圍內(nèi)的苛性淀粉溶液。該方法在當(dāng)pH的范圍為2. 5至11 時(shí)的變化PH條件下是可行的，其中，優(yōu)選的pH范圍為8-10。在該方法中，超細(xì)粉的濃度在 2重量％至25重量％的范圍內(nèi)。該方法的沉淀時(shí)間還從10秒變至20小時(shí)?；旌戏椒梢?通過磁力攪拌、機(jī)械攪拌或者使用超聲將超細(xì)粉混合在溶液中來實(shí)施。溶劑包括自來水、蒸 餾水、二次蒸餾水。通過該選擇性分散和選擇性絮凝的方法，濃縮鐵中的氧化鋁和二氧化硅水平已經(jīng) 降至1重量％的水平，而尾礦中的氧化鋁和二氧化硅可以多達(dá)14重量％。根據(jù)本發(fā)明，通過選擇性分散和選擇性絮凝方法可以將各種等級(jí)的不合格超細(xì)粉分離成兩種物質(zhì)(i)富鐵的濃縮物以及(ii)尾礦(富含氧化鋁和二氧化硅)。該濃縮物 是通過高爐途徑煉鐵的最適合的供料，而尾礦是用于制造建筑材料的最適合的供料。其它 優(yōu)點(diǎn)在于該方法對(duì)環(huán)境友好且無廢物產(chǎn)生。不同的氧化物礦物顆粒在溶液中的運(yùn)動(dòng)依賴于這些顆粒的表面電荷/ζ電勢(shì)的 程度。如果表面電荷/ζ電勢(shì)變?yōu)榱?，則預(yù)計(jì)顆粒凝集或沉淀。含鐵礦物(赤鐵礦、針鐵礦 和磁鐵礦)的表面電荷/ζ電勢(shì)特性在不同的條件下與粘土礦物(氧化鋁和二氧化硅)完 全不同?？梢酝ㄟ^改變PH和使用不同的化學(xué)品來縮小或擴(kuò)大這種變化。使用所有這些條 件，可以使不合格的超細(xì)粉中的氧化鋁水平降至4。該材料不適合作為高爐操作的供料。在本發(fā)明中，當(dāng)顆粒被制得更細(xì)時(shí)，發(fā)生更好的電荷中和。因此，通過旋液分離過 程來分離更細(xì)的氧化鐵、氧化鋁和二氧化硅顆粒，并使其經(jīng)過選擇性絮凝，獲得適合作為高 爐供料的含68% Fe、大約1. 2%氧化鋁和1. 3%二氧化硅的最終產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種用于從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法，包括通過選擇性分散來處理超細(xì)粉，以將脈石材料與沉淀的鐵材料分開；通過使用非選擇性分散劑進(jìn)行再次分散來處理沉淀的鐵材料；通過使用改性淀粉進(jìn)行選擇性絮凝來處理分散后的沉淀材料，以將用于高爐給料的濃 縮鐵與尾礦分離，從而使脈石礦物留在分散相中；其特征在于，在使用非選擇性分散劑進(jìn)行再次分散以及為了更好的絮凝而通過旋液分 離過程來分離更細(xì)的顆粒的過程中，含鐵礦物和所述脈石礦物之間的分離過程在特定的PH 下基于表面電荷條件來進(jìn)行，以生產(chǎn)含68% FeU. 2%氧化鋁和1. 3%二氧化硅的最終產(chǎn) 物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述選擇性分散劑是分子量為5000至10，000的聚合 物，所述非選擇性分散劑包括硅酸鈉和六偏磷酸鈉，其中，所述分散劑的用量在20ppm至 10，OOOppm的范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中絮凝劑的用量在20ppm至10，OOOppm的范圍內(nèi)，并包括淀粉 濃度在0.1重量％至10重量％范圍內(nèi)的淀粉溶液。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述淀粉包括土豆、小麥和玉米，且所述淀粉溶液是普通的 以及淀粉濃度在0. 1重量％至10重量％范圍內(nèi)的苛性淀粉溶液。
5.權(quán)利要求1的方法，其中優(yōu)選的pH范圍為8-10。
6.權(quán)利要求1的方法，其中溶液中的超細(xì)粉的濃度在2重量％至25重量％的范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中沉淀時(shí)間在10秒至20小時(shí)的范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合過程包括磁力攪拌、機(jī)械攪拌或使用超聲將超細(xì) 粉混合在溶液中。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑是自來水、蒸餾水和二次蒸餾水。
全文摘要
一種用于從低等級(jí)鐵礦超細(xì)粉生產(chǎn)高等級(jí)高爐供料的方法，在于通過選擇性分散來處理超細(xì)粉，以將脈石材料與沉淀的鐵材料分開；并通過使用非選擇性分散劑進(jìn)行再次分散來處理沉淀的鐵材料。通過使用改性淀粉進(jìn)行選擇性絮凝來處理分散后的沉淀材料，以將用于高爐的濃縮鐵與尾礦分離，從而使脈石礦物留在分散相中。在使用非選擇性分散劑進(jìn)行再次分散以及為了更好的絮凝而通過旋液分離過程來分離更細(xì)的顆粒的過程中，含鐵礦物和所述脈石礦物之間的分離過程在特定的pH下基于表面電荷條件來進(jìn)行，以生產(chǎn)含68％Fe、1％氧化鋁和1％二氧化硅的最終產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C22B3/00GK102066588SQ200980101814
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者M·曼納, P·K·巴納吉 申請(qǐng)人:塔塔鋼鐵有限公司