專利名稱：一種低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，更具體地涉及ー種低品質(zhì)褐鐵礦轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)粒鐵的方法。
背景技術(shù)：
褐鐵礦主要由褐鐵礦和少量赤鐵礦及粘土礦物組成，物理和化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。自然界中的褐鐵礦絕大部分以2Fe203 · 3H20形態(tài)存在，其理論含鐵量為59. 8%。由于其含有大量的結(jié)晶水，約在8 15%，且其結(jié)構(gòu)松軟，密度小，含水量大，氣孔多，所以在溫度升高結(jié)晶水脫除后又留下新的氣孔。我國的褐鐵礦品位僅為40%左右，除了 2Fe203 *3H20外，還含有大量的SiO2等脈石氧化物，屬于酸性鐵礦石。高爐冶煉過程中，需要加入大量的石灰石和白云石等熔劑造渣，造成高爐冶煉能耗高，利用系數(shù)低，不易操作。目前褐鐵礦的主要利用方式是經(jīng)過選礦以后，褐鐵精礦作為燒結(jié)配料，與鐵精礦粉一起燒結(jié)，供高爐煉鐵使用。對于品位高，脈石含量少的褐鐵礦可以不進行選礦，直接用于燒結(jié)生產(chǎn)。但我國褐鐵礦品位較低，酸性脈石含量高，需要進行選礦富集。由于褐鐵礦具有化學(xué)成分不固定、含鐵量很不穩(wěn)定、水分含量變化大、細磨過程中容易過粉碎，而且沒有磁性，所以利用物理選礦的方法很難將鐵品位富集到很高，而磁化焙燒是褐鐵礦富集的有效方法。但是，褐鐵礦高配比燒結(jié)時，具有燒結(jié)速度慢，燒結(jié)生產(chǎn)率低、燒結(jié)礦組織疏松、成品率低以及燃耗高等缺點。褐鐵礦燒結(jié)生產(chǎn)的缺點，嚴重阻礙了高爐冶煉褐鐵礦生產(chǎn)。一方面我國大量從國外進ロ鐵礦石，另ー方面我國大量低品質(zhì)褐鐵礦資源得不到利用，所以迫切需要開辟一條低品質(zhì)褐鐵礦利用新途徑。轉(zhuǎn)底爐作為ー種新的直接還原煉鐵方法，具有對原燃料質(zhì)量要求低，冶煉速度快，操作簡單等特點，然而，目前的轉(zhuǎn)底爐冶煉需要解決高溫?zé)煔飧咝Ю玫膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法，具有エ藝流程短、原燃料適應(yīng)性強、反應(yīng)時間快、生產(chǎn)時間短、生產(chǎn)效率高、鐵收得率高、粒鐵成本低、操作簡單、易自動控制等特點。此外，本發(fā)明的方法在生產(chǎn)過程中，所需能耗90%以上由煤提供，動カ電消耗小，通過簡單的生產(chǎn)エ序就可以得到低成本的合格粒鉄。根據(jù)本發(fā)明的實施例，ー種低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法包括下述步驟將褐鐵礦進行還原焙燒、細磨和磁選富集；向磁選富集后的富集礦加入碳質(zhì)還原劑、復(fù)合添加劑和粘結(jié)劑并混合均勻；然后用制球設(shè)備制成球団，并干燥；采用轉(zhuǎn)底爐進行快速還原，并經(jīng)過冷卻破碎且用磁選機磁選后得到粒鐵，其中，褐鐵礦還原焙燒所用的還原劑為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。所述碳質(zhì)還原劑可以選自于浙青焦、木炭和無煙煤中的至少ー種，所述復(fù)合添加劑可以為生石灰和螢石，所述粘結(jié)劑可以選自于浙青和糖漿中的至少ー種。所述制球設(shè)備可以為對輥壓球機或圓盤造球機。
所述轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣的還原焙燒溫度可以為大約600°C至大約1000°C，煙氣成分中CO的體積含量在大約1%至大約20%的范圍內(nèi)?？梢詫⒑骤F礦還原焙燒后得到的焙燒礦細磨至大約30目以下。所述碳質(zhì)還原劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約10%至大約30%，所述復(fù)合添加劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約5%至大約25%，所述粘結(jié)劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約2%至大約10%。所述球團的直徑可以為大約IOmm至大約40mm，干燥溫度可以為大約200°C至大約400°C，干燥時間可以為大約I小時至大約3小時。轉(zhuǎn)底爐的還原溫度為1250°C至1450°C，還原時間為20分鐘至50分鐘。
所述磁選機的磁場強度為1000高斯至5000高斯。本發(fā)明提供的低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法具有自動化程度高、反應(yīng)速度快、還原時間短、還原效率高、還原過程中鐵損失少、冶煉成本低等優(yōu)點。另夕卜，采用轉(zhuǎn)底爐進行直接還原不需要消耗焦煤資源，燃料消耗低，得到的粒鐵可以代替廢鋼，為低品質(zhì)褐鐵礦高效利用開辟了一條新途徑。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法的エ藝流程圖。
具體實施例方式下面將參照圖I對本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法進行說明。如圖I所示，本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法包括以下步驟將褐鐵礦進行還原焙燒、細磨和磁選富集；向磁選富集后的富集礦加入碳質(zhì)還原劑、復(fù)合添加劑和粘結(jié)劑并混合均勻；然后用制球設(shè)備制成球団，并干燥；采用轉(zhuǎn)底爐進行快速還原，并經(jīng)過冷卻破碎且用磁選機磁選后得到粒鐵，其中，褐鐵礦還原焙燒所用的還原劑為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。所述碳質(zhì)還原劑可以選自于浙青焦、木炭和無煙煤中的至少ー種，復(fù)合添加劑可以為生石灰和螢石，粘結(jié)劑可以選自于浙青和糖漿中的至少ー種。此外，也可以采用在本領(lǐng)域中已知的其它類型的碳質(zhì)還原劑、復(fù)合添加劑和粘結(jié)劑?？梢圆捎脤亯呵驒C或圓盤造球機作為制球設(shè)備。在本發(fā)明的方法中，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣的還原焙燒溫度為大約6 O (TC至大約1000°C，煙氣中CO體積含量在大約1%至大約20%。此外，碳質(zhì)還原劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約10%至大約30%，所述復(fù)合添加劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約5%至大約25%，所述粘結(jié)劑可以為磁選富集后的富集礦的重量的大約2%至大約10%。在將褐鐵礦還原焙燒后且在磁選富集前，將焙燒礦細磨至30目以下。球団的直徑可以為大約IOmm至大約40mm，干燥溫度可以為大約200°C至大約400°C，干燥時間可以為大約I小時至大約3小吋。根據(jù)需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將球団制成具有任何合適的直徑，在任何合適的干燥溫度下進行干燥，并干燥任何合適的時間段。
在采用轉(zhuǎn)底爐進行快速還原的步驟中，轉(zhuǎn)底爐的還原溫度為大約1250°C至大約1450°C，還原時間為大約20分鐘至大約50分鐘。另外，可以選擇磁選機的磁場強度為1000高斯至5000高斯。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法進行詳細描述。實施例I在實施例I中，褐鐵礦的化學(xué)成分如下TFe(全鐵)40. 33%、FeO 0.64%, Fe2O356. 94 SiO2 16. 20 Al2O3 4. 01 %、CaO I. 15 %、MgO O. 48 %、Μη04· 62 %、Lol (燒損)15. 96%。將一定量的具有上述化學(xué)成分的褐鐵礦利用轉(zhuǎn)底爐煙氣進行還原焙燒，轉(zhuǎn)底爐煙氣的還原焙燒溫度大約1000°C，煙氣中CO體積含量大約6%，將還原焙燒后的焙燒礦細磨至30目以下，然后進行磁選富集，從而得到富集礦。然后，以磁選富集后的富集礦的重量計，向富集礦中加入大約25%的浙青焦作為碳質(zhì)還原劑、大約27%的生石灰和螢石作為復(fù)合添加劑以及大約4%的糖漿作為粘結(jié)劑并混合均勻，用對輥壓球機壓制成直徑為10 40mm的球団，在大約300°C下干燥大約2小時。隨后，將干燥后的球団在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)快速還原，還原溫度1380°C，還原時間30分鐘，還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻破碎后，在大約4000高斯的磁選機上磁選得到粒鐵。結(jié)果表明，磁化焙燒后鐵品位為52. 3%，粒鐵中MFe (金屬,失)為96. 41 %，鐵回收率為89%。實施例2在實施例2中，褐鐵礦的化學(xué)成分如下TFe 46. 60%, FeO I. 23%, Fe20365. 2%,SiO2 8. 84%, Al2O3 5. 97%, CaO I. 29%,MgO I. 71%,MnO O. 89%、Lol (燒損)14. 87%。將一定量的具有上述化學(xué)成分的褐鐵礦利用轉(zhuǎn)底爐煙氣進行還原焙燒，轉(zhuǎn)底爐煙氣的還原焙燒溫度大約900°C，煙氣中CO體積含量大約10%，還原焙燒后的焙燒礦細磨至30目以下，然后進行磁選富集，從而得到富集礦。然后，以磁選富集后的富集礦的重量計，向富集礦中加入大約27%的木炭作為碳質(zhì)還原劑、大約15%的生石灰和螢石作為復(fù)合添加劑以及大約6 %的浙青作為粘結(jié)劑并混合均勻，用對輥壓球機壓制成直徑為10 40mm的球團，在大約350°C下干燥大約3小吋。隨后，將干燥后的球団在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)快速還原，還原溫度1450°C，還原時間20分鐘，還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻破碎后，在大約3000高斯的磁選機上磁選得到粒鐵。結(jié)果表明，磁化焙燒后鐵品位為54. 2%，粒鐵中MFe為96. 07%，鐵回收率為96%。實施例3在實施例3中，褐鐵礦的化學(xué)成分如下TFe 42. 83%,FeO O. 86%,Fe20360. 23%,SiO2 10. 68%, Al2O3 4. 53%, CaO O. 79%,MgO 2. 13%,MnO I. 56%, Lol 19.22%。將一定量的具有上述化學(xué)成分的褐鐵礦利用轉(zhuǎn)底爐煙氣進行還原焙燒，轉(zhuǎn)底爐煙氣還原焙燒溫度大約850°C，煙氣中CO體積含量大約5%，將還原焙燒后的焙燒礦細磨至30目以下，然后進行磁選富集，從而得到富集礦。然后，以磁選富集后的富集礦的重量計，向富集礦中加入大約30%的無煙煤作為碳質(zhì)還原劑、大約8%的生石灰和螢石作為復(fù)合添加劑以及大約10%的糖漿和浙青作為粘結(jié)劑并混合均勻，用圓盤造球機壓制成直徑為10 40mm的球団，在大約400°C下干燥大約I小時。隨后，將干燥后的球団在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)快速還原， 還原溫度1250°C，還原時間50分鐘，還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻破碎后，在大約5000高斯的磁選機上磁選得到粒鐵。結(jié)果表明，磁化焙燒后鐵品位為50. 8%，粒鐵中MFe為96. 82%，鐵回收率為 92%。實施例4在實施例4中，褐鐵礦的化學(xué)成分如下TFe 38. 64%,FeO O. 82%,Fe20354. 29%,SiO2 17. 35%, Al2O3 3. 69%, CaO I. 06%,MgO 2. 68%,MnO O. 95%, Lol 19.16%。將一定量的具有上述化學(xué)成分的褐鐵礦利用轉(zhuǎn)底爐煙氣進行還原焙燒，轉(zhuǎn)底爐煙氣還原焙燒溫度大約600°C，煙氣中CO體積含量大約20%，還原焙燒后的焙燒礦細磨至30目以下，然后進行磁選富集，從而得到富集礦。然后，以磁選富集后的富集礦的重量計，向富集礦中加入大約12%的木炭和無煙煤作為碳質(zhì)還原劑、大約25%的生石灰和螢石作為
復(fù)合添加劑以及大約2%的糖漿作為粘結(jié)劑并混合均勻，用圓盤造球機壓制成直徑為10 40mm的球団，在大約200°C下干燥大約2. 5小時。隨后，將干燥后的球団在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)快速還原，還原溫度1300°C，還原時間40分鐘，還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻破碎后，在大約1000高斯的磁選機上磁選得到粒鐵。結(jié)果表明，磁化焙燒后鐵品位為53. 5%，粒鐵中MFe為96. 98%，鐵回收率為91%。在本發(fā)明的實施例中，利用轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M行褐鐵礦磁化焙燒，將原礦中的Fe2O3還原為Fe3O4，然后經(jīng)過磁選的方法富集，實現(xiàn)了低品位褐鐵礦磁選富集和轉(zhuǎn)底爐煙氣的高效利用。在實際操作中，可以通過調(diào)節(jié)空燃比來控制轉(zhuǎn)底爐煙氣為還原性氣氛，滿足磁化焙燒要求。轉(zhuǎn)底爐煙氣被調(diào)節(jié)為還原性氣氛，這有利于轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原反應(yīng)的高效進行并阻止還原產(chǎn)物二次氧化，提高了還原效率，進而實現(xiàn)了低品質(zhì)褐鐵礦的資源綜合利用和轉(zhuǎn)底爐煙氣的高效利用。從實施例I至實施例4可見，本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)粒鐵的方法能夠達到如下技術(shù)經(jīng)濟指標產(chǎn)品粒鐵中金屬鐵(MFe)含量大于95% ;鐵回收率大于85%。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法可以適用于低品位褐鐵礦原料，因此原料適應(yīng)性良好。我國褐鐵礦品位一般在40%左右，酸性脈石SiO2含量較高，它們均可以使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐直接還原方法來生產(chǎn)粒鉄；(2)本發(fā)明的低品質(zhì)褐鐵礦轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)粒鐵的方法對煤種適應(yīng)性廣，冶煉能耗低。具體地說，本發(fā)明的褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法不需要寶貴的焦煤資源，而是可以利用儲量豐富的普通煤。由于轉(zhuǎn)底爐冶煉實現(xiàn)了燃料化學(xué)能的全部利用，所以能量利用效率高，冶煉成本低；(3)本發(fā)明得到的粒鐵可以用作廢鋼，實現(xiàn)了低品質(zhì)褐鐵礦資源的高效利用。此外，本發(fā)明的粒鐵成分穩(wěn)定，有害雜質(zhì)少，是優(yōu)質(zhì)的廢鋼資源，可以作為轉(zhuǎn)爐冷卻劑或電爐冶煉原料。另外，冶煉產(chǎn)生的爐渣可以生產(chǎn)水泥或其他建筑材料。
權(quán)利要求
1.ー種低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟將褐鐵礦進行還原焙燒、細磨和磁選富集；向磁選富集后的富集礦加入碳質(zhì)還原劑、復(fù)合添加劑和粘結(jié)劑并混合均勻；然后用制球設(shè)備制成球団，并干燥；采用轉(zhuǎn)底爐進行快速還原，并經(jīng)過冷卻破碎且用磁選機磁選后得到粒鐵，其中，褐鐵礦還原焙燒所用的還原劑為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述碳質(zhì)還原劑選自于浙青焦、木炭和無煙煤中的至少ー種，所述復(fù)合添加劑為生石灰和螢石，所述粘結(jié)劑選自于浙青和糖漿中的至少ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述制球設(shè)備為對輥壓球機或圓盤造球 機。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣的還原焙燒溫度為600°C至1000°C，煙氣成分中CO的體積含量在I %至20%的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將褐鐵礦還原焙燒后得到的焙燒礦細磨至30目以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，所述碳質(zhì)還原劑為磁選富集后的富集礦的重量的10%至30%,所述復(fù)合添加劑為磁選富集后的富集礦的重量的5%至25%,所述粘結(jié)劑為磁選富集后的富集礦的重量的2%至10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述球團的直徑為IOmm至40mm，干燥溫度為200°C至400°C，干燥時間為I小時至3小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)底爐的還原溫度為1250°C至1450°C，還原時間為20分鐘至50分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述磁選機的磁場強度為1000高斯至5000高斯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低品質(zhì)褐鐵礦磁化焙燒轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)粒鐵的方法，所述方法包括下述步驟將褐鐵礦進行還原焙燒、細磨和磁選富集；向磁選富集后的富集礦加入碳質(zhì)還原劑、復(fù)合添加劑和粘結(jié)劑并混合均勻；然后用制球設(shè)備制成球團，并干燥；采用轉(zhuǎn)底爐進行快速還原，并經(jīng)過冷卻破碎且用磁選機磁選后得到粒鐵，其中，褐鐵礦還原焙燒所用的還原劑為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。本發(fā)明的方法具有自動化程度高、反應(yīng)速度快、還原效率高、冶煉成本低等優(yōu)點。
文檔編號C21B13/00GK102653804SQ20121015324
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者嚴定鎏, 周和敏, 徐洪軍, 郭玉華, 高建軍, 齊淵洪 申請人:鋼鐵研究總院