一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺

摘要

本发明提供了一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺，包括：a)提供含锰高硫高碱度磁铁矿石，其中含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe

说明书

技术领域

本发明涉及矿石选冶技术领域，尤其涉及一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺。

背景技术

随着钢铁工业的发展，对铁矿的需求量，尤其是对铁精矿的需求量越来越大。由于富铁矿资源储量有限，对储量丰富的低品位铁矿进行有效利用成为研究热点之一。

现有技术一般对低品位铁矿采取细磨水磁选法，使铁矿品位提高到60％以上，包括以下步骤：首先通过粗破、中破和细破三段流程将铁矿石破碎，得到粒度较小的矿石；破碎后的铁矿石进入一到三段球磨机进行细研磨，一般研磨至200目，使铁元素与其他元素充分解离，磨细的矿浆进入螺旋分级机，达不到标准细度的矿浆回流至球磨机重新研磨，达到标准细度的矿浆流经多级磁选机进行磁选，在磁选过程中，上磁的矿粉被吸附选出成为铁精粉，不上磁的矿粉作为尾矿随污水排出。通过该选矿工艺，能够得到品位较高的铁精粉，但是该工艺不适合于不上磁的铁含量高且烧失量和碱度大的磁铁矿石，原因如下：在上述选矿工艺过程中，经过球磨机研磨后得到的矿粉粒度较小，矿石中上磁的铁元素和不上磁的铁元素、锰元素、氧化钙、氧化镁等有益元素完全解离；当矿浆流经磁选机时，只有上磁的Fe₃O₄能够被磁选机提取，而其他不上磁的铁、锰、氧化钙和氧化镁等有益元素随尾矿排出，极大的浪费了资源。同时，由于氧化钙、氧化镁等碱性氧化物随尾矿排出，得到的铁精粉用于炼铁时还需要再加氧化钙等助剂，增加了冶炼成本。此外，由于该选矿工艺需要使用球磨机以及水磁选机，消耗了大量电能和水资源，不仅增加了成本，排出的尾矿及污水还会造成环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶联合工艺，提高铁矿石品位、保留矿石中大部分不上磁的铁、锰、氧化钙和氧化镁等有益元素的同时大大降低选矿成本。

本发明提供了一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺，包括：

a)提供含锰高硫高碱度磁铁矿石，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe₃O₄至少为6wt％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2；

b)将所述含锰高硫高碱度磁铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿，经干磁选后获得精矿粉；

c)对所述精矿粉进行烧结，得到含锰高碱度烧结矿。

优选的，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中铁元素包括：

10wt％～75wt％的Fe₃O₄；

5wt％～40wt％的Fe₂O₃；

0.1wt％～8wt％的FeS₂；

1wt％～40wt％的FeCO₃；

0.01wt％～5wt％的FeSiO₃。

优选的，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中含有5wt％～15wt％的锰元素。

优选的，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中SiO₂的含量为1wt％～6wt％。

优选的，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中硫元素的含量为0.5wt％～3wt％。

优选的，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为15％～30％。

优选的，所述步骤b)具体包括：

b1)将所述高硫高碱度磁铁矿石粗破至粒度为60mm以下的颗粒；

b2)将步骤b1)得到的铁矿石颗粒中破至粒度为30mm以下的颗粒；

b3)将步骤b2)得到的铁矿石颗粒细破至粒度为0.1mm～8mm的粉矿。

优选的，所述步骤b1)还包括：

对所述颗粒进行第一次干磁选。

优选的，还包括对经第一次干磁选后的颗粒进行第一次筛分。

本发明还提供了一种高碱度高烧失量铁矿石的选冶工艺，包括：

a)提供高碱度高烧失量铁矿石，所述高碱度高烧失量铁矿石含有30wt％～50wt％的铁元素，所述高碱度高烧失量铁矿石的烧失量为6％～30％，所述高碱度高烧失量铁矿石的碱度≥1.2；

b)将所述高碱度高烧失量铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿；

c)对所述粉矿进行烧结，得到高碱度烧结矿。

与现有技术相比，本发明直接将含锰高硫高碱度磁铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿，经干磁选后获得精矿粉，经过烧结后得到可以直接用于冶炼生铁的优质烧结矿，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石满足以下条件：含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe₃O₄至少为6wt％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2。在本发明提供的选冶工艺中，只将含锰高硫高碱度磁铁矿石进行破碎而不进行细磨，矿石中不上磁的铁、氧化钙、氧化镁等元素与上磁的铁元素没有完全解离，从而使有益元素得到最大程度的保留，不会浪费资源。所述含锰高硫高碱度磁铁矿石具有较大的碱度，在进行烧结时，无需添加助剂，不会降低铁的品位；所述含锰高硫高碱度磁铁矿石具有较大的烧失量，烧结过程中，FeCO₃、MnCo₃、CaCO₃中的二氧化碳、FeS₂中的硫生成二氧化硫、Fe₂O₃中的结晶水等物质挥发，得到的烧结矿中铁的品位有较大提高，硫的含量得到较大降低，无需进行后续处理即可以直接用于高炉炼铁。由于所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中硫含量较高，只有将其破碎为粒度为0.1mm～8mm的粉矿后再进行烧结，脱硫才较为彻底，得到含硫量较低、能够直接应用的含锰高碱度烧结矿。实验表明，本发明将1吨全铁含量为43.64％、Fe₃O₄含量为26.53％、锰含量为6.01％、硫含量为2.0％、烧失量为20％、碱度为2.7的含锰高硫高碱度磁铁矿石经过破碎、磁选和筛分处理，得到0.95吨精矿粉，精矿粉中全铁含量为46.50％，锰含量为7.00％、硫含量为1.80％、碱度为2.7；再将该精矿粉进行烧结，得到0.76吨烧结矿，烧结矿中全铁含量为57.50％，锰含量为8.75％、硫含量为0.05％。本发明提供的选冶工艺无需进行细磨，也无需使用大量水资源进行磁选，因此降低了能耗和生产成本，也不会产生污水和大量尾矿污染环境。此外，本发明提供的选冶工艺流程简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明提供的含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺，包括：

a)提供含锰高硫高碱度磁铁矿石，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe₃O₄至少为6wt％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2；

b)将所述含锰高硫高碱度磁铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿，经干磁选后获得精矿粉；

c)对所述精矿粉进行烧结，得到含锰高碱度烧结矿。

本发明直接将含锰高硫高碱度磁铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿，再进行烧结后得到可以直接用于冶炼生铁的含锰高碱度烧结矿。所述含锰高硫高碱度磁铁矿石需要满足以下条件：含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe₃O₄至少为6wt％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2。

在本发明中，所述碱度是指铁矿石中碱性氧化物与酸性氧化物的质量比，以氧化钙和氧化镁的质量和与二氧化硅和三氧化二铝的质量和之比表示。本发明提供的含锰高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2，优选为1.8～3，更优选为2～3。碱度大的铁矿石在烧结及炼铁过程中不使用助剂，不会使铁的品位降低。

按照本发明，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石含有0.5wt％～4wt％的硫元素，所述硫元素的含量优选为0.5wt％～3wt％，更优选为0.5wt％～1wt％。本发明提供的含锰高硫高碱度磁铁矿石中硫含量较高，如果进行破碎时破碎的粒度较大的话，经烧结后得到的烧结矿中硫含量较高，无法直接应用于炼铁，因此，需要将其破碎至较小的粒度。

按照本发明，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中含有锰元素，所述锰元素的含量为1wt％～15wt％，优选为3wt％～15wt％，更优选为5wt％～15wt％，最优选为10wt％～15wt％。含锰的铁矿石可以用于冶炼含锰生铁或富锰渣，能够提高产品的商业价值。

按照本发明，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石含有30wt％～50wt％的铁元素，其中，优选10wt％～30wt％的Fe以Fe₃O₄的形式存在，至少6wt％。铁矿石中的铁元素一般是以几种不同化合状态共生的，但是只有Fe₃O₄能够被磁选提取。

按照本发明，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石中的铁元素优选以Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeS₂、FeCO₃和FeSiO₃共生的形式存在，其中，所述Fe₃O₄的含量优选为全部铁元素的10wt％～75wt％，更优选为20wt％～70wt％，最优选为50wt％～70wt％；所述Fe₂O₃的含量优选为全部铁元素的5wt％～40wt％，更优选为15wt％～35wt％，最优选为15wt％～30wt％；所述FeS₂的含量优选为全部铁元素的0.1wt％～8wt％，更优选为1wt％～6wt％，最优选为1wt％～4wt％；所述FeCO₃的含量优选为全部铁元素的1wt％～40wt％，更优选为15wt％～30wt％，最优选为17wt％～25wt％；所述FeSiO₃的含量优选为全部铁元素的0.01wt％～5wt％，更优选为0.01wt％～3wt％，最优选为0.1wt％～1wt％。

所述含锰高硫高碱度磁铁矿石还可以包括SiO₂、P、CaO、MgO、Al₂O₃等其他元素，其中，SiO₂的含量优选为1wt％～6wt％，最优选为1wt％～3wt％。P的含量优选为0.005wt％～1wt％，CaO的含量优选为1wt％～5wt％，MgO的含量优选为0.5wt％～2wt％，Al₂O₃的含量优选为0.01wt％～1wt％。需要说明的是，其中氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化二铝需要满足碱度≥1.2的要求。

为了使经过破碎的矿粉经过烧结后直接用于冶炼生铁，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，优选为10％～30％，更优选为15％～25％，最优选为20％～25％。烧失量大的含锰高硫高碱度磁铁矿石经过烧结后能够使铁的品位提高，从而能够作为冶炼原料。

为了使得到的粉矿粒度均匀，本发明优选使用三段式破碎法，即进行粗破、中破和细破，具体包括以下步骤：

b1)将所述含锰高硫高碱度磁铁矿石粗破至粒度为60mm以下的颗粒；

b2)将步骤b1)得到的铁矿石颗粒中破至粒度为30mm以下的颗粒；

b3)将步骤b2)得到的铁矿石颗粒细破至粒度为0.1mm～8mm的粉矿。

为了使铁品位更高、杂质含量减少，同时不会由于过度破碎使过多有用矿石被分离掉，本发明优选在进行粗破和中破之后，分别进行磁选和筛分，具体为：

b1)将所述含锰高硫高碱度磁铁矿石粗破至粒度为60mm以下的颗粒，进行第一次磁选和第一次筛分；

b2)将步骤b1)得到的铁矿石颗粒中破至粒度为30mm以下的颗粒，进行第二次磁选和第二次筛分；

b3)将步骤b2)得到的铁矿石颗粒细破至粒度为0.1mm～8mm的粉矿与8mm筛下的粉矿一起再磁选。

得到粒度为0.1mm～8mm的精矿粉后，将其进行本领域技术人员熟知的烧结，得到可以直接应用于炼铁的烧结矿。在烧结过程中，二氧化碳、二氧化硫、结晶水等物质挥发，铁元素的品位得以提高，硫的含量下降。本发明优选进行富氧脱硫，达到更好的脱硫效果。本发明对所述烧结的时间、温度、添加的助剂没有特殊限制，优选为本领域技术人员熟知的烧结。经过烧结后，得到铁品位、硫含量均满足高炉炼铁的含锰高碱度烧结矿。

下面结合附图对本发明提供的选冶工艺进行详细描述，参见图1，图1为本发明提供的含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺的流程图。

本发明首先将含锰高硫高碱度磁铁矿石送入颚式破碎机进行粗破，得到粒度为60mm以下的矿石颗粒，然后用强磁选皮带机进行干磁选，去除杂石，保留有益成分；用2层震动筛对经过强磁选皮带机得到的矿石颗粒进行筛分，粒度为8mm以下的颗粒直接进入干式磁选机进行磁选；粒度为30mm以上的矿石颗粒进入细颚式破碎机进行中破，中破后的矿石颗粒再次进入强磁选皮带机进行磁选；粒度为8mm～30mm的矿石颗粒进入锤式破碎机进行细破，然后经过干式磁选机进行磁选，得到粒度为0.1mm～8mm的含锰高碱度精矿粉。将所述精矿粉烧结后，得到可以直接用于冶炼生铁且铁品位较高的含锰高碱度烧结矿。

经过上述破碎、磁选、筛分的过程后，含锰高硫高碱度磁铁矿石中的大部分有益元素得以保留，而由于杂石的排出，各有益元素的品位均有所提高。因为所述含锰高硫高碱度磁铁矿石具有较高的烧失量，经过烧结后，其中的二氧化碳、二氧化硫和结晶水等物质挥发，使硫的含量降低，铁元素的品位进一步得到提高，从而适合于冶炼钢铁。由于本发明提供的选冶工艺没有经过细磨，从而保留了大部分有益元素，因此，经过烧结后的含锰高碱度烧结矿可以用于冶炼高锰生铁或者富锰渣。本发明提供的选冶工艺无需进行细磨，也无需使用大量水资源进行磁选，因此降低了能耗和生产成本，也不会产生污水和大量尾矿污染环境。此外，本发明提供的选冶工艺流程简单，易于操作。

本发明还提供了一种高碱度高烧失量铁矿石的选冶工艺，包括：

a)提供高碱度高烧失量铁矿石，所述高碱度高烧失量铁矿石含有30wt％～50wt％的铁元素，所述高碱度高烧失量铁矿石的烧失量为6％～30％，所述高碱度高烧失量铁矿石的碱度≥1.2；

b)将所述高碱度高烧失量铁矿石破碎至粒度为0.1mm～8mm的粉矿；

c)对所述粉矿进行烧结，得到烧结矿。

本发明提供的高碱度高烧失量铁矿石中，由于烧失量和碱度均较大，经过破碎、烧结后，二氧化碳、结晶水等挥发性物质挥发，铁的品位得到提高，得到合格的产品。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的含锰高硫高碱度磁铁矿石的选冶工艺进行详细描述。

实施例1

以吉林省临江市六道沟铁矿区的深部原生含锰高硫高碱度磁铁矿石为原矿，对原矿进行成分分析，结果参见表1，表1为本发明实施例提供的原矿的成分分析结果。

表1本发明实施例提供的原矿的成分分析结果

对其中的铁元素进行物相分析，结果参见表2，表2为本发明实施例提供的原矿的铁元素物相分析结果。

表2本发明实施例提供的原矿的铁元素物相分析结果

连续将所述原矿送入规格为300*750的颚式破碎机进行粗破，破碎成粒度为60mm以下的颗粒，将颗粒送入强磁选皮带机进行磁选，磁场强度为5000GS，将有益元素与杂石分离；将经过磁选的颗粒送入2层震动筛中进行筛分，其中，8mm以下的颗粒直接进入干式磁选机进行磁选；粒度为30mm以上的矿石颗粒进入规格为250*400的细颚式破碎机进行中破，中破后的矿石颗粒再次进入强磁选皮带机进行磁选；粒度为8mm～30mm的矿石颗粒进入规格为8040锤式破碎机进行细破，然后经过规格为800*600干式磁选机进行磁选，得到粒度为0.1mm～8mm的精矿粉。按照此工艺进行生产，1吨原矿能够产生0.95吨0.5mm～10mm的精矿粉，对所述精矿粉进行成分分析，结果参见表3，表3为本发明实施例提供的精矿粉的成分分析结果。

表3本发明实施例提供的精矿粉的成分分析结果

将表3与表1进行比较可知，经过破碎、磁选和筛分后得到的精矿粉中铁、锰的品位有所提高，含硫有所降低而碱度基本没有变化。可见，本发明提供的选冶工艺能够保留大部分有益成分。

实施例2

取0.95吨实施例1制备的精矿粉按照本领域技术人员熟知的方法进行烧结，得到0.76吨含锰高碱度烧结矿，对所述烧结矿进行成分分析，结果参见表4，表4为本发明实施例提供的含锰高碱度烧结矿的成分分析结果。

表4本发明实施例提供的含锰高碱度烧结矿的成分分析结果

将表4与表3进行比较可知，经过烧结后，烧结矿中铁和锰以及其他有益元素的品位得到了提高，碱度无变化，而硫的含量降为0.05％，说明该烧结矿可以用于冶炼钢铁，生产含锰生铁或者富锰渣。

实施例3

取0.76吨实施例2制备的烧结矿进行本领域技术人员熟知的高炉炼铁，得到0.48吨生铁、0.21吨富锰渣，其中生铁中铁含量为90％，富锰渣中锰含量为29％。

比较例1

选择与实施例1相同的深部原生含锰高硫高碱度磁铁矿石原矿，将所述原矿破碎成35mm的块矿，在高温炉中焙烧40min，焙烧温度为1080℃，得到烧结块矿。对所述烧结块矿进行成分分析，全铁含量为56.00％，硫含量为0.76％，烧失量为18.50％。

此类烧结块矿由于脱硫不彻底、含硫量较高，无法用于冶炼生铁。

比较例2

选择与实施例1相同的深部原生含锰高硫高碱度磁铁矿石为原矿，将所述原矿破碎成35mm的块矿，在煤基中焙烧40min，焙烧温度为1260℃，得到烧结块矿。对所述烧结块矿进行成分分析，全铁含量为57.50％，硫含量为0.70％，锰含量为10.6％，烧失量为19.50％。

此类烧结矿虽然锰含量也较高，由于脱硫不彻底、含硫量较高，无法用于冶炼生铁。

比较例3

选择与实施例1相同的深部原生含锰高硫高碱度磁铁矿石为原矿，将所述原矿破碎成35mm的块矿，在煤炉中进行还原焙烧30min，焙烧温度为1100℃，得到还原焙烧块矿。将所述还原焙烧块矿经过粗破、中破和细破处理后送入球磨机中进行磨矿，粒度为200目，然后经过水磁选得到铁精粉和尾矿。采用此种工艺，约2.5吨原矿生产1吨铁精粉。

对所述铁精粉进行分析，其全铁含量为60.5％；对所述尾矿进行分析，其锰含量为6.84％。

由比较例3可见，采用先还原被烧再细磨磁选的工艺处理含锰量较高的铁矿石，锰流失量较大，浪费资源。

比较例4

选择与实施例1相同的深部原生含锰高硫高碱度磁铁矿石为原矿，经粗破、中破和细破处理后送入球磨机中进行磨矿，粒度为250目，然后经过水磁选得到铁精粉和尾矿。采用此种工艺，约3.5吨原矿生产1吨铁精粉。

对所述铁精粉进行分析，其全铁含量为64.83％；对所述尾矿进行分析，其锰含量为6.75％。

由比较例4可见，采用直接破碎细磨磁选的工艺处理含锰量较高的铁矿石，锰、铁等有益元素流失量较大，浪费资源。

由实施例1可知，1吨原矿能够得到0.95吨含锰精矿粉，精矿粉价值583.5元/吨(通钢含税价)；由于无需进行球磨和水磁选，选冶成本记为10元/吨；

由比较例4可知，3.5吨原矿石能够得到1吨铁精粉，该铁精粉价值1010元/吨(通钢含税价)，由于需要进行烧结、球磨和水磁选，选冶成本记为30元/吨；

通过计算可知，采用本发明提供的方法对含锰高硫高碱度磁铁矿石进行选冶每吨原矿比传统经过球磨再水磁选的选冶方法可多产生286元利润。

由实施例2可知，1.2吨含锰精矿粉经烧结后可产生1吨含锰高碱度烧结矿，烧结矿价值为1060元/吨(通钢含税价)；由含锰精矿粉烧结为烧结矿过程中产生的成本见表5，表5为本发明实施例提供的烧结矿的生产成本。

表5本发明实施例提供的烧结矿的生产成本

经计算得知，每生产1吨可直接用于冶炼的含锰高碱度烧结矿，利润为286元，即1吨原矿经选冶、烧结得到烧结矿的利润又增加了226元。而经水磁选得到的铁精粉经烧结后得到烧结矿的利润只能增加150元。

由此可知，利用本发明提供的方法选冶、烧结得到直接用于冶炼的烧结矿产生的利润比传统破碎后再经球磨细磨水磁选得到的铁精粉再烧结得到的烧结矿所产生的利润高362元/吨原矿。

由实施例3可知，本发明提供的方法得到的含锰烧结矿经冶炼能得到生铁和0.21吨含锰29％的富锰渣，而传统方法得到的烧结矿经冶炼后只能得到生铁，在不考虑其他因素的情况下，本发明提供的方法还能获得富锰渣产生的利润，富锰渣价格为每个锰45元，产生的利润为45×29×0.21＝274元。

由上述分析可知，每吨含锰高硫高碱度磁铁矿石经本发明提供的方法选矿、烧结、冶炼后，至少可以多产生636元利润。

由上述实施例及比较例可知，对于具有如下特征的含锰高硫高碱度磁铁矿石来说，直接将其破碎成块矿进行烧结时，由于脱硫不彻底，得到的烧结矿中含硫量较高，不适于冶炼钢铁；而将其还原焙烧后再经过破碎、球磨、水磁选等处理后得到铁精粉的工艺也会使锰流失，造成严重的资源浪费。而将含锰高硫高碱度磁铁矿石破碎至粒度为0.5mm～8mm的粉矿，进行干磁选后再烧结，得到的烧结矿含硫量较低，适于高炉炼铁；同时，该烧结矿未造成锰流失，可以用于高炉冶炼高锰生铁或者生产富锰渣，不仅降低了生产成本，而且增加了产品价值。该含锰高硫高碱度磁铁矿石需具有以下特征：含有1wt％～15wt％的锰元素、0.5wt％～4wt％的硫元素和30wt％～50wt％的铁元素，其中，Fe₃O₄至少为6wt％，所述含锰高硫高碱度磁铁矿石的烧失量为6％～30％，所述高硫高碱度磁铁矿石的碱度≥1.2。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。