一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法

1.一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的处理步骤依次包括：
（1）将鲕状赤铁矿原矿、赤泥、煤进行混合配料、破碎；其混合配料过程的配料重量比为：磷鲕状赤铁矿60%～95%，赤泥5%～40%，及为磷鲕状赤铁矿和赤泥总重量的15%～30%的煤；
（2）将步骤（1）的破碎料进行还原焙烧；其还原焙烧过程中，还原焙烧设备采用回转窑、转底炉、多膛炉中的一种，热源为煤气或煤，助燃气体为空气，高温区温度为950～
1150℃，高温区停留时间为0.5～3h，控制出炉烟气CO/CO2为3.5～4.5；
（3）还原焙烧的焙砂进行水淬、球磨；
（4）球磨后进行磁选得到铁粉和尾矿；
（5）将步骤（4）得到的铁粉熔分得到铁水。
2.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于混合配料过程配入的煤为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（1）破碎制粒过程，破碎粒度为小于5mm超过90%。
4.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（3）的水淬球磨过程是将步骤（2）所得焙砂经密封冷却筒冷却，至400～750℃后水淬急冷，焙砂球磨，磨矿粒度为小于0.074mm占85～95%。
5.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的（4）的磁选分离过程是将步骤（3）球磨矿浆进行磁选，进矿矿浆固体质量浓度控制在
15～25%，磁场强度控制在800～1500奥斯特，得到精矿铁粉和尾矿。
6.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（5）的熔分过程是将步骤（4）得到的铁粉采用电炉进行熔分，添加0.1%～2%造渣剂，温度控制1550～1650℃，时间1～3h，得到铁水。
7.根据权利要求1所述的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的造渣剂为SiO2、CaO、CaCO3中的一种或多种。

一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法\n[0001] 技术领域\n[0002] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，涉及一种含磷鲕状赤铁矿原矿与氧化铝行业产出的废料赤泥配料后金属化还原焙烧—磁选—熔分制备铁水的方法。\n背景技术\n[0003] 鲕状赤铁矿嵌布粒度极细，且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹，是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型之一。国内鲕状赤铁矿、褐铁矿资源储量很大，两种资源加起来有60亿吨，其中铁矿资源储量的1/9为鲕状赤铁矿。鲕状赤铁矿常形成大型矿山，例如法国的洛林铁矿、美国的克林顿铁矿以及我国北方的宣龙式铁矿、南方的宁乡式铁矿，此类资源杂质磷、铝、硅等含量高，开发难度很大，目前尚未得到有效开发利用。\n[0004] 目前，含磷鲕状赤铁矿的常规处理工艺主要为物理选矿、浮选及还原焙烧磁选等，过程脱磷率低、不能同时有效脱除铝硅等杂质、铁精矿品位低、铁回收率低、成本高、对环境危害较大。\n[0005] 近期开发的采用添加脱磷剂对含磷鲕状赤铁矿还原焙烧—磁选技术，申请号为\n200910079152.4，发明名称为“一种用高磷鲕状赤铁矿直接生产海绵铁的工艺方法”的专利申请公开了加入占高磷鲕状赤铁矿重量20～30%的脱磷剂碳酸钠，以煤为还原剂在900～\n1000℃下还原焙烧30～40min，然后用弱磁选方法回收其中的金属铁，此流程能获得90%以上，磷含量～0.08%的产品。但此工艺需加入20～30%的碳酸钠，添加剂成本高，随大量碳酸钠的加入，焙砂熔点大大降低，焙烧过程易造成炉体粘结挂壁，且会使精矿中杂质Na2O含量高。\n[0006] 赤泥，是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产出约6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。赤泥的处理主要还是外排前采用强磁选，提取部分铁精矿，尾矿直接堆存。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的是针对上述已有工艺技术存在的不足，提供一种工艺简单、成本低，能实现工业化综合生产的含磷鲕状赤铁矿及赤泥的综合处理方法。\n[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。\n[0009] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的处理步骤依次包括：\n[0010] （1）将鲕状赤铁矿原矿、赤泥、煤进行混合配料、破碎；其混合配料过程的配料重量比为：磷鲕状赤铁矿60%～95%，赤泥5%～40%，及为磷鲕状赤铁矿和赤泥总重量的15%～\n30%的煤；\n[0011] （2）将步骤（1）的破碎料进行还原焙烧；其还原焙烧过程中，还原焙烧设备采用回转窑、转底炉、多膛炉中的一种，热源为煤气或煤，助燃气体为空气，高温区温度为950～\n1150℃，高温区停留时间为0.5～3h，控制出炉烟气CO/CO2为3.5～4.5；\n[0012] （3）还原焙烧的焙砂进行水淬、球磨；\n[0013] （4）球磨后进行磁选得到铁粉和尾矿；\n[0014] （5）将步骤（4）得到的铁粉熔分得到铁水。\n[0015] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于混合配料过程配入的煤为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或多种。\n[0016] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（1）破碎制粒过程，破碎粒度为小于5mm超过90%。\n[0017] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（3）的水淬球磨过程是将步骤（2）所得焙砂经密封冷却筒冷却，至400～750℃后水淬急冷，焙砂球磨，磨矿粒度为小于0.074mm占85～95%。\n[0018] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的（4）的磁选分离过程是将步骤（3）球磨矿浆进行磁选，进矿矿浆固体质量浓度控制在15～25%，磁场强度控制在800～1500奥斯特，得到精矿铁粉和尾矿。\n[0019] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的步骤（5）的熔分过程是将步骤（4）得到的铁粉采用电炉进行熔分，添加0.1%～2%造渣剂，温度控制1550～1650℃，时间1～3h，得到铁水。\n[0020] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其特征在于所述的造渣剂为SiO2、CaO、CaCO3中的一种或多种。\n[0021] 本发明的一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，主要化学反应如下：\n[0022] 配料依据含磷鲕状赤铁矿中SiO2等酸性氧化物或化合物含量高，为酸性矿，而赤泥中CaO、Al2O3、Na2CO3等碱性氧化物或化合物含量高，为碱性矿，其配料后金属化还原焙烧过程存在的反应主要有：\n[0023] 2C+O2 =2CO\n[0024] Fe2O3+CO=2FeO+CO2\n[0025] FeO+CO= Fe+CO2\n[0026] Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2\n[0027] Fe2O3+ 2C =2Fe+3CO\n[0028] CaO+SiO2 = CaO·SiO2\n[0029] Al2O3+ SiO2= Al2O3·SiO2\n[0030] Na2CO3+SiO2=Na2O·SiO2+CO2\n[0031] 4SiO2+Al2O3+ Na2CO3=Na2O·Al2O3·4SiO2+CO2\n[0032] CaO+ Al2O3 = CaO·Al2O3\n[0033] Ca3(PO4)2+5C+3SiO2=P2(g)+5CO+3CaO·SiO2\n[0034] 与传统的洗选工艺及最近开发的配入碳酸钠、元明粉等铁质化焙烧工艺相比，本发明的方法流程短、连续化、节能、产能大、资源利用率高、对环境友好；原矿无需细磨，直接破碎至-5mm即可；配入碱性废渣赤泥，不添加其它添加剂，成本低，还可解决赤泥的堆存建设费及维护成本高等问题；与赤泥配料焙烧，因赤泥中大量Al2O3存在，与鲕状赤铁矿中的SiO2结合，能有效抑制铁橄榄石的生成，且可使焙砂熔点升高，防止焙烧过程的粘结挂壁；\n铁与磷、铝、硅等杂质的磁选分离效率高，磷、铝、硅脱除率高和铁回收率高；熔分产出含磷小于0.01%的优质铁水，可作为炼钢的优质原料，产品产值高。能有效综合处理赤泥，缓解或解除铝行业废料的积压堆存问题，有巨大的现实意义及社会效益。\n[0035] 本发明的方法，将含磷鲕状赤铁矿原矿、赤泥、还原剂混匀后制粒，粒料在还原炉中金属化还原焙烧，使鲕状赤铁矿及赤泥中的Fe2O3还原成Fe，而杂质形成无磁的化合物，焙砂经磨矿磁选，得到含铁>90%的精矿类海绵铁粉及尾矿。精矿熔分进一步脱杂，得到含磷小于0.01%的优质铁水。尾矿可用于制造水泥，不产生二次污染。\n附图说明\n[0036] 图1 本发明的工艺流程图。\n具体实施方式\n[0037] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，处理对象是含磷鲕状赤铁矿原矿及拜耳法赤泥，其处理步骤依次包括：\n[0038] （1）将鲕状赤铁矿原矿、赤泥、煤进行混料后破碎；\n[0039] （2）将步骤（1）的碎料进行金属化还原焙烧；\n[0040] （3）焙砂经缓冷至400～750℃后水淬急冷，水淬焙砂球磨；\n[0041] （4）球磨后进行磁选得到铁粉和尾矿；\n[0042] （5）将步骤（4）得到的铁粉熔分得到含磷小于0.01%的优质铁水。\n[0043] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，其所述的步骤（1）的配料过程，含磷鲕状赤铁矿60～95%，赤泥5～40%，及占总矿重量15～30%的煤，配入的煤为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或多种。\n[0044] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，混料后的破碎制粒过程，破碎粒度为小于5mm超过90%。\n[0045] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，所述的步骤（2）的金属化还原焙烧过程中，还原焙烧设备采用回转窑、转底炉、多膛炉中的一种，热源为煤气或煤，助燃气体为空气，高温区温度为950～1150℃，高温区停留时间为0.5～3h，控制出炉烟气CO/CO2为\n3.5～4.5。\n[0046] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，所述的步骤（3）的焙砂水淬球磨过程是将步骤（2）所得焙砂经密封冷却筒冷却，至400～750℃后水淬急冷，焙砂球磨，磨矿粒度为小于0.074mm占85～95%。\n[0047] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，所述的步骤（4）的磁选分离过程是将步骤（3）球磨矿浆进行磁选，进矿矿浆固体质量浓度控制在15～25%，磁场强度控制在\n800～1500奥斯特，得到精矿铁粉和尾矿。\n[0048] 一种含磷鲕状赤铁矿与赤泥的综合处理方法，，所述的步骤（5）的电炉熔分过程是将步骤（4）得到的铁粉熔分，添加0.1～2%造渣剂，温度控制1550～1650℃，时间1～3h，得到含磷小于0.01%的优质铁水；所述造渣剂为SiO2、CaO、CaCO3中的一种或多种。\n[0049] 实施例1\n[0050] 配矿：鲕状赤铁矿（TFe 43%，P 0.9%，Al2O3 7%，SiO2 22%）48份，赤泥（TFe 24%，CaO 14%，Al2O3 13%，SiO2 9%，Na 4%）30份，烟煤22份，混匀后破碎至小于5mm占96%，[0051] 焙烧：碎料金属化还原焙烧，控制温度1000℃，炉内烟气中CO/CO2=3.8，停留时间\n2h，产出焙砂经换热冷却筒冷却至500℃后水淬。\n[0052] 球磨磁选：水淬焙砂球磨至小于0.074mm占94%，球磨后调浆至矿浆浓度20%，在\n1500奥斯特下磁选，得到精矿类海绵铁粉（TFe 90%，P 0.13%，Al2O3 1.8%，SiO2 3.0%），其中铁选出率92%，磷脱除率90%。\n[0053] 熔分：类海绵铁粉进行高温熔分，控制温度1550℃，恒温时间2h，得到优质铁水（P \n0.004%）。\n[0054] 实施例二\n[0055] 配矿：鲕状赤铁矿（TFe 43%，P 0.9%，Al2O3 7%，SiO2 22%）64份，赤泥（TFe 24%，CaO 14%，Al2O3 13%，SiO2 9%，Na 4%）16份，无烟煤20份，混匀后破碎至小于5mm占95%，[0056] 焙烧：碎料金属化还原焙烧，控制温度1150℃，炉内烟气中CO/CO2=4.0，停留时间\n0.5h，产出焙砂经换热冷却筒冷却至600℃后水淬。\n[0057] 球磨磁选：水淬焙砂球磨至小于0.074mm占95%，球磨后调浆至矿浆浓度20%，在\n1000奥斯特下磁选，得到精矿类海绵铁粉（TFe 93%，P 0.14%，Al2O3 1.3%，SiO2 2.8%），其中铁选出率93%，磷脱除率91%。\n[0058] 熔分：类海绵铁粉进行高温熔分，控制温度1600℃，恒温时间1.5h，得到优质铁水（P 0.005%）。