一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法

技术领域

本发明属于矿物加工、冶金技术领域，具体是一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法。

背景技术

我国铁矿石富矿少、贫矿多，97％的铁矿石为30％以下的低品位铁矿,且国内尚存在大量未被开发利用的复杂难选混合型铁矿石。

自进入2l世纪以来，铁矿石资源需求量呈逐渐上升态势，使我国钢铁行业面临着巨大的压力，因此，开发利用我国复杂难选混合型铁矿石，对支持我国钢铁行业的发展，抵御世界铁矿石市场风险，具有重大的现实意义和深远的历史意义。

目前，我国复杂难选混合型铁矿石主要有以下三种处置方式：

1、仅对混合型铁矿石当中的强磁性铁矿物进行回收利用，开采后的混合型铁矿石先进行破碎、干式预选，预选后以磁铁矿为主的混合型铁矿石进入到磨矿—弱磁选工艺进行回收利用，预选后以菱铁矿、赤（褐）铁矿为主的混合型铁矿石作为废石堆存，造成铁矿石资源浪费，并占用大量土地。例如酒钢镜铁山周边某矿山，查明铁矿石资源量共计2688.7万吨，共有八个矿体，均为矿物组成不同的典型混合型铁矿石，配套选厂按上述工艺设计，导致磨矿粒度在-400目含量95%时，磁选精矿品位为57%左右，铁回收率才能达到44~50%，选比高达4.02倍。

2、对混合型铁矿石当中的强磁性铁矿物用弱磁选工艺进行回收利用，然后再对干式弱磁选工艺抛出的废石或湿式弱磁选工艺抛出的尾矿利用强磁选工艺回收铁精矿。存在的主要问题：（1）弱磁选工艺抛出的废石或尾矿主要以菱铁矿、赤（褐）铁矿为主，其比磁化系数小，磁选后的铁精矿品位低、金属回收率低；（2）磨选工艺复杂，弱磁选阶段需多段破碎、磨矿、磁选，强磁选阶段也需要多段磨矿、磁选。

3、对混合型铁矿石直接进行磁化焙烧。存在的主要问题：（1）以菱铁矿为主，含有褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿等铁矿物的混合型铁矿石焙烧后由于还原气氛强，导致其本身含有的磁铁矿（四氧化三铁）过还原，生成FeO后难以回收利用，影响磁选指标，且焙烧后烟气中CO浓度高，既对能源造成浪费，又对环境造成污染；（2）不含菱铁矿，褐铁矿、赤铁矿等弱磁性铁矿物含量的总和超过磁铁矿等强磁性铁矿物含量的混合型铁矿石焙烧后还原剂消耗量大，焙烧成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法，根据混合型铁矿石的矿物组成，将菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按一定比例进行复合磁化焙烧，以解决混合型铁矿石磁选流程复杂、磁选指标差、焙烧磁选成本高的问题。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法，具体如下：根据混合型铁矿石的矿物组成，将菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按一定比例进行复合磁化焙烧。

所述的菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按质量比30~60：40~70混合磁化焙烧。

所述的混合型铁矿石原料的焙烧粒度为0~30mm。

磁化焙烧方法焙烧阶段采用确保还原性气氛的回转窑动态焙烧或采用箱式电阻炉静态焙烧。复合磁化焙烧用箱式电阻炉时，采用分层布料焙烧的方式，即菱铁矿含量高的混合型铁矿石布在焙烧罐下层，菱铁矿含量低的混合型铁矿石布在焙烧罐上层，其中下层不配还原剂，上层配少量或不配还原剂；复合磁化焙烧用回转窑时，采用混合后入窑焙烧的方式，即菱铁矿含量高的混合型铁矿石和菱铁矿含量低的混合型铁矿石按比例混匀后再入窑焙烧，混匀过程中不配或配少量还原剂。

上述箱式电阻炉焙烧罐当中的铁矿石分层布料焙烧的方式可以为多层。

本发明用到箱式电阻炉模拟隧道窑磁化焙烧工艺时，包括下列步骤：

（1）将菱铁矿质量百分含量在20~40%的混合型铁矿石（混合型铁矿石中的铁质量含量为25~40%即：TFe25~40%）与菱铁矿含量在0~10%的混合型铁矿石（混合型铁矿石中的铁质量含量为25~40%即：TFe25~40%）分别破碎到0~30mm；

（2）将菱铁矿含量高的混合型铁矿石铺在焙烧罐下层，菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石铺在焙烧罐上层，下层铁矿石与上层铁矿石重量比范围为30~60：40~70，然后在焙烧罐最上层铺一层盖面炭保护；

（3）入炉磁化焙烧后的混合物料冷却至室温，然后对冷却后的混合物料进行磨矿—弱磁选，最终得到优质的磁铁精矿粉，同时产出磁选尾矿。

本发明用到箱式电阻炉模拟隧道窑磁化焙烧工艺时，铁矿石分层布料焙烧的方式可以为多层。

本发明应用到回转窑磁化焙烧工艺，包括下列步骤：

（1）将菱铁矿含量在20~40%的混合型铁矿石（混合型铁矿石中的铁质量含量为25~40%即：TFe25~40%）与菱铁矿含量在0~10%的混合型铁矿石（混合型铁矿石中的铁质量含量为25~40%即：TFe25~40%）分别破碎到0~30mm；

（2）将菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按一定比例混匀，混匀前的重量比范围为30~60：40~70；

（3）入窑磁化焙烧后的混合物料冷却至室温，然后对冷却后的混合物料进行磨矿—弱磁选，最终得到优质的磁铁精矿粉，同时产出磁选尾矿。

本发明的主要化学反应式为：

mFe₂O₃·nH₂O=>2O₃+nH₂O（1）

（褐铁矿受热分解，m=1-4，n=1-3，240~400℃时15min可脱出总结晶水量的80%）

3FeCO₃→Fe₃O₄+CO+2CO₂>

（菱铁矿受热分解，392℃时反应明显进行）

3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO_2>（3）

（Fe₂O₃还原反应）

本发明应用到隧道窑磁化焙烧工艺原理， 根据隧道窑的传热特点，窑车上层铁矿石最先受热，且料温最高，上层混合型铁矿石少量菱铁矿、褐铁矿受热分解后，下层菱铁矿含量高的混合型铁矿石开始受热分解，在其本身转换为强磁性Fe₃O₄的同时，产出的CO对下层和上层铁矿石当中Fe₂O₃进行还原，转换为强磁性Fe₃O₄，同时有效控制了料层当中的还原性气氛，使铁矿石当中的Fe₃O₄和新生Fe₃O₄不会还原成FeO。

本发明应用到回转窑磁化焙烧工艺原理，将菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按一定比例混匀后，焙烧过程中菱铁矿含量高的混合型铁矿石开始受热分解，在其本身转换为强磁性Fe₃O₄的同时，产出的CO对料层铁矿石当中Fe₂O₃进行还原，转换为强磁性Fe₃O₄，同时有效控制了料层当中的还原性气氛，使铁矿石当中的Fe₃O₄和新生Fe₃O₄不会还原成FeO。

本发明将铁矿石粒度控制在0~30mm的原因是，适当缩小铁矿石粒度，会加快其还原速度，而且大粒度的铁矿石菱铁矿、褐铁矿分解速度小于小粒度的，选择0~30mm的粒度范围也可有效控制料层还原气氛。

本发明的有益效果为：

（1）本发明解决了菱铁矿含量高的混合型铁矿石磁化焙烧后由于还原气氛强，导致其本身含有的磁铁矿（Fe₃O₄）过还原，生成FeO后难以回收利用的问题；

（2）通过采用复合磁化焙烧，菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石在磁化焙烧时可以不配或少配还原剂，从而降低磁化焙烧成本；

（3）将菱铁矿含量高的混合型铁矿石与菱铁矿含量低或不含菱铁矿的混合型铁矿石按一定比例复合磁化焙烧后，可有效控制料层当中的还原性气氛，减少外排烟气中CO的含量，节能减排效果明显；

（4）本发明工艺流程简单，易于推广，解决了混合型铁矿石磁选流程复杂、磁选指标差、焙烧磁选成本高的问题。

附图说明

图1.是本发明所述磁化焙烧方法的隧道窑工艺流程图；

图2.是本发明所述磁化焙烧方法的回转窑工艺流程图。

具体实施方式

本发明所述的混合型铁矿石主要包括以下几种：（1）以菱铁矿为主，含有褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿等铁矿物的混合型铁矿石；（2）以赤（褐）铁矿为主，含有磁铁矿、菱铁矿等铁矿物的混合型铁矿石；（3）以磁铁矿为主，含菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等弱磁性铁矿物含量的总和超过磁铁矿等强磁性铁矿物含量的混合型铁矿石；（4）不含菱铁矿，褐铁矿、赤铁矿等弱磁性铁矿物含量的总和超过磁铁矿等强磁性铁矿物含量的混合型铁矿石。

下面结合附图对本发明的附图说明及有益效果做进一步详细的说明。

实施例1

一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法，包括以下步骤：

步骤一：分别将某矿山矿体菱铁矿含量20%、全铁品位33.71%，和Ⅷ矿体菱铁矿含量5%、全铁品位32.48%的混合型铁矿石均破碎至20mm；

步骤二：称取20mm 矿体铁矿石200g铺于焙烧罐下层，称取20mm Ⅷ矿体铁矿石200g铺于焙烧罐上层，Ⅷ矿体铁矿石表层再覆盖20g兰炭；

步骤三：控制箱式电阻炉温度为850℃，开始放入焙烧，焙烧时间50min；

步骤四：焙烧结束后，将焙烧罐取出后水封冷却至常温；

步骤五：冷却后的混合物料经过破碎、磨矿，磨矿粒度控制-200目含量为90%，然后由磁选管进行选别，磁选场强1250 Oe，得到铁精矿。

对铁精矿进行取样和主要指标检测，检测后铁精矿品位为55.46%、铁回收率为82.44%。

实施例2

一种复杂难选混合型铁矿石的磁化焙烧方法，包括以下步骤：

步骤一：分别将某矿山矿体菱铁矿含量20%、全铁品位33.71%，和Ⅷ矿体菱铁矿含量5%、全铁品位32.48%的混合型铁矿石均破碎至30mm；

步骤二：称取30mm 矿体铁矿石500g和30mm Ⅷ矿体铁矿石500g，然后将两种铁矿石混匀；

步骤三：控制回转窑焙烧段窑温750℃、转速90s/r、填充率25%、高温段焙烧时间20min，开始入窑焙烧；

步骤四：待焙烧矿全部进入回转窑冷却段后，断电降温，冷却段密封空冷后卸料；

步骤五：冷却后的混合物料经过破碎、磨矿，磨矿粒度控制-200目含量为85%，然后由磁选管进行选别，磁选场强1250 Oe，得到铁精矿。

对铁精矿进行取样和主要指标检测，检测后铁精矿品位为56.03%、铁回收率为82.85%。