一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離方法
【專(zhuān)利摘要】一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離方法，其特征是先制作出高鐵鋁土礦熱壓塊，然后將其從豎爐頂部裝入豎爐，同時(shí)向豎爐中部噴入還原氣體進(jìn)行固態(tài)還原，還原氣中CO+H2體積占?xì)怏w總體積比不小于85%，還原溫度為1100～1350℃，還原時(shí)間不小于90min。采用此方法生產(chǎn)效率高、能耗低，同時(shí)熱壓塊可以處理任何粒級(jí)的高鐵鋁土礦，原料適應(yīng)性強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高鐵鋁土礦是指分布于泥盆系、石炭系碳酸鹽巖風(fēng)殼中紅土形鋁礦床。主要特點(diǎn)是高鐵、高鋁和低硅。除極少部分礦石中氧化鐵含量低于5%以外，大部分礦石中氧化鐵含量在5%~37%之間，最高可達(dá)58.1%，屬易磨、易溶的高品位鋁土礦。鐵礦物與鋁礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，針鐵礦中存在大量鋁的類(lèi)質(zhì)同象置換現(xiàn)象。在我國(guó)主要分在在廣西貴港市、橫縣和賓陽(yáng)、福建漳浦、海南蓬萊、臺(tái)灣大屯山，僅廣西境內(nèi)儲(chǔ)量超過(guò)2億噸，是我國(guó)目前已知規(guī)豐旲最大的聞鐵二水招石型招土礦礦床。礦石礦物主要為二水招石、針鐵礦、赤鐵礦和聞嶺石，前三者為主要有用礦物，占總量的85%~90%。還有少量銳鈦礦、硬水鋁石、伊利石等。
[0003]礦石主要化學(xué)成分為Al203、Fe203、SiOjP H2O,四者含量約占組分總量的95%。Al2O3含量20%~37%，F(xiàn)e2O3含量多在20%左右(Fe含量約為14%)，最高可達(dá)40%~50% (Fe含量在28%~35%)，SiO2含量4%~12%，A/S較低，一般在2.6~5.4之間，伴生有釩、鎵等有價(jià)金屬。有害雜質(zhì)除磷稍高于煉鋼要求外，其他如有機(jī)碳、CaO、MgO、As、S、Pb、Zn、Sn等均低于氧化鋁及煉鋼用礦石的允許含量。
[0004]國(guó)內(nèi)外針對(duì)高鐵鋁土礦的綜合利用研究已進(jìn)行了多年，到目前為止。先后出現(xiàn)了鐵鋁分選法、先鋁后鐵法、先鐵后鋁法。其中鐵鋁分選法由于高鐵鋁土礦中鐵鋁嵌布膠合、密切共生，因而難以用普通物理選礦方法實(shí)現(xiàn)鐵鋁分離；先鋁后鐵法也叫做先浸后冶法，先將礦石中的易于浸出的三水鋁石浸出，再對(duì)富鐵后的赤泥進(jìn)行冶煉，但該方法不僅Al2O3浸出率低，而且堿耗高，同時(shí)堿的加入和殘留給赤泥的高爐煉鐵帶來(lái)了一定難度，先鋁后鐵不能很好的解決高鐵鋁土礦的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題；先鐵后鋁方法包括金屬化預(yù)還原-電爐熔分-浸出方法、燒結(jié)-高爐冶煉-氧化鋁提取等工藝，但前者采用回轉(zhuǎn)窯-電爐熔分流程，能耗高，污染大；后者鋁土礦燒結(jié)困難、高爐冶煉焦炭消耗高、操作復(fù)雜。到目前為止，這些高鐵鋁土礦研究利用工藝均未見(jiàn)工業(yè)化應(yīng)用和實(shí)施。所以，目前高鐵鋁土礦這種含有鐵、鋁等有價(jià)金屬的復(fù)合資源仍然未能得到有效開(kāi)發(fā)利用。
[0005]近年來(lái)，我國(guó)的鐵礦石和鋁土礦進(jìn)口量的不僅急劇增加，而且價(jià)格逐年上漲，吃掉了冶金行業(yè)的大部分利潤(rùn)。如何有效開(kāi)發(fā)利用高鐵鋁土礦資源，緩解我國(guó)鐵礦資源和鋁礦資源的日益短缺狀況，已成為一個(gè)重要的課題。因此，開(kāi)發(fā)一種新的高鐵鋁土礦鐵鋁選分工藝對(duì)于我國(guó)鋼鐵工業(yè)和鋁工業(yè)都具有重要的戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐固態(tài)還原鐵鋁分離方法。所實(shí)現(xiàn)的方法具體包括以下步驟:
[0007](I)將高鐵鋁土礦原礦破碎成粒度不大于0.15mm的粉體料，再將煙煤粉碎成粒度不大于0.15mm粉體物料，其中要求高鐵鋁土礦原礦中，全鐵含量不低于15%，A1203含量不低于 20%ο
[0008](2)對(duì)高鐵鋁土礦原礦的粉體物料加熱脫水，其中脫水溫度為600~700°C，將煙煤煤粉和熔劑分別加熱至200°C，將加熱后的三種物料按一定比例均勻混合，然后進(jìn)行熱壓，制成高鐵鋁土礦熱壓塊，這里所說(shuō)的物料比例中煙煤質(zhì)量比為20%~40%，熔劑質(zhì)量比為0%~10%，其余成分為原礦粉體物料，其中煙煤中固定碳含量不低于50%，灰分不高于15%，揮發(fā)分不低于20%，煙煤煤粉和熔劑的粒度均不大于0.15mm ;這里所使用熔劑為含有CaO、CaF2、MgO、Li2CO3等多種熔劑中的一種熔劑，其中要求單種熔劑中，其有效熔劑含量不低于90%。例如CaO熔劑中，其CaO含量應(yīng)不低于90% ;Li2CO3熔劑中，其Li2CO3含量應(yīng)不低于90%，此處使用熔劑能有效提高鐵、鋁的收得率，其中使用Li2CO3作熔劑時(shí)，可提高鐵和鋁的收得率達(dá)5.0%以上，但會(huì)略微增加生產(chǎn)成本。
[0009](3)將高鐵鋁土礦熱壓塊從豎爐頂部裝入豎爐進(jìn)行固態(tài)還原，同時(shí)向豎爐中部噴入還原氣體,還原氣中CCHH2體積占?xì)怏w總體積比不小于85%，還原氣體向豎爐上部行走,還原溫度為1100~1350°C，還原時(shí)間不小于90min ；
[0010](4)將還原后的高鐵鋁土礦熱壓塊物料取出進(jìn)行快速冷卻，冷卻方式為密閉容器埋煤空冷或者將還原物料放入水中水淬；
[0011](5)將冷卻后物料通過(guò)磨礦設(shè)備進(jìn)行濕式磨礦,磨礦至粒度不大于0.074mm ;
[0012](6)將磨礦后物料首先通過(guò)磁選設(shè)備進(jìn)行濕式強(qiáng)磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度不小于400mT，得到一階磁性物和一階非磁性物，再對(duì)一階磁性物進(jìn)行濕式弱磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度約為50mT，得到二階磁性物還原鐵和二階非磁性物，二階非磁性物為含鐵量稍高的富氧化鋁料，一階非磁性物為基本不含鐵的富氧化鋁料，還原鐵可用于鋼鐵生產(chǎn)，富氧化鋁料可用于鋁工業(yè)生產(chǎn)。
[0013]本項(xiàng)發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用豎爐固態(tài)還原，生產(chǎn)效率高、能耗低，同時(shí)熱壓塊可以處理任何粒級(jí)的高鐵鋁土礦，原料適應(yīng)性強(qiáng)，并且可以選擇性使用多種熔劑中的一種熔劑或者不使用熔劑。`
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)會(huì)在描述中更為清楚，但這些實(shí)施例僅是范例性質(zhì)的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。
[0015]實(shí)施例1
[0016]某高鐵鋁土礦TFe含量為34.68%，Al2O3的含量為23.85%，熱壓用煤采用煙煤，其固定碳含量為50.94%。高鐵鋁土礦和煙煤成分分別列于表1與表2。
[0017]表1高鐵鋁土礦的化學(xué)成分
[0018]
成分TFe FeO Fe2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO S P 燒損其它
含 Ψ-: C )k ?；%):VL 68 0.30,19.21 7.16 23.85 0.01 0.21 0.01 0.12 17.50 1.48
[0019]表2實(shí)驗(yàn)用煙煤的工業(yè)分析
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離方法，其特征是所實(shí)現(xiàn)的方法具體包括以下步驟: (1)將高鐵鋁土礦原礦破碎成粒度不大于0.15mm的粉體料，再將煙煤粉碎成粒度不大于0.15_粉體物料，其中要求高鐵鋁土礦原礦中，全鐵含量不低于15%，Al2O3含量不低于20% ； (2)對(duì)高鐵鋁土礦原礦的粉體物料加熱脫水，其中脫水溫度為600~700°C，將煙煤煤粉和熔劑分別加熱至200°C，將加熱后的三種物料按比例均勻混合后進(jìn)行熱壓，制成高鐵鋁土礦熱壓塊，這里所說(shuō)的物料比例中煙煤質(zhì)量比為20%~40%，熔劑質(zhì)量比為0%~10%，其余為原礦粉體物料，其中煙煤中固定碳含量不低于50%，灰分不高于15%，揮發(fā)分不低于20%，煙煤煤粉和熔劑的粒度均不大于0.15mm ； (3)將高鐵鋁土礦熱壓塊從豎爐頂部裝入豎爐進(jìn)行固態(tài)還原，同時(shí)向豎爐中部噴入還原氣體,還原氣中CCHH2體積占?xì)怏w總體積比不小于85%，還原氣體向豎爐上部行走，還原溫度為1100~1350°C，還原時(shí)間不小于90min ； (4)將還原后的高鐵鋁土礦熱壓塊物料取出進(jìn)行快速冷卻，冷卻方式為密閉容器埋煤空冷或者將還原物料放入水中水淬； (5)將冷卻后物料通過(guò)磨礦設(shè)備進(jìn)行濕式磨礦，磨礦至粒度不大于0.074mm ； (6)將磨礦后物料首先通過(guò)磁選設(shè)備進(jìn)行濕式強(qiáng)磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度不小于400mT，得到一階磁性物和一階非磁性物，再對(duì)一階磁性物進(jìn)行濕式弱磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度約為50mT，得到二階磁性物還原鐵和二階非磁性物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵鋁土礦含碳熱壓塊豎爐還原鐵鋁分離方法，其特征在于方法中所使用的溶劑為含有CaO、CaF2, MgO、Li2CO3中的一種熔劑，其中要求單種熔劑中，其有效熔劑含量不低于90%。
【文檔編號(hào)】C22B21/00GK103643029SQ201310667576
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】?jī)?chǔ)滿生, 柳政根, 唐玨, 王兆才, 陳雙印 申請(qǐng)人:東北大學(xué)