用于从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法

摘要

一种用于从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法，在于：通过选择性分散来处理超细粉，以将脉石材料与沉淀的铁材料分开；并通过使用非选择性分散剂进行再次分散来处理沉淀的铁材料。通过使用改性淀粉进行选择性絮凝来处理分散后的沉淀材料，以将用于高炉的浓缩铁与尾矿分离，从而使脉石矿物留在分散相中。在使用非选择性分散剂进行再次分散以及为了更好的絮凝而通过旋液分离过程来分离更细的颗粒的过程中，含铁矿物和所述脉石矿物之间的分离过程在特定的pH下基于表面电荷条件来进行，以生产含68％Fe、1％氧化铝和1％二氧化硅的最终产物。

说明书

发明领域

本发明涉及用于从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法。更具体地说，本发明涉及通过选择性分散和选择性絮凝过程将含铁矿物与超细粉中所含的脉石矿物分开的方法。

发明背景和现有技术

在铁矿石的采矿和洗涤过程中产生大量的超细粉。目前，有一千一百万吨这些超细粉堆积在各种矿泥池中。超细粉含有铁以及在铁矿山和铁矿洗涤厂中产生的高氧化铝和二氧化硅。这些材料含有含铁矿物(即赤铁矿、针铁矿和磁铁矿)以及主要由粘土和其它硅酸铝组成的脉石材料。细颗粒粘土矿物在对这些不合格的细粉进行选矿以使其适合于高炉供料的过程中造成难度，因为在铁矿山以及在铁矿洗涤厂中产生的细粉不满足要被供给到高炉中的原料的严格规格。

现有技术公开了在两种元素即铁和氧化铝或者铁和二氧化硅或者氧化铝和来自化合物的二氧化硅之间进行分离的方法，其中，这些物质以不同的形成存在。

因此，需要通过将铁与含在超细粉中的氧化铝和二氧化硅分开以从超细粉生产高质量原料，以使其适合于高炉供料，这将具有重大的经济意义。

发明目的

因此，本发明的目的是提出一种从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法，所述方法能够将铁与存在于超细粉中的氧化铝和二氧化硅分开，以用于高炉供料。

本发明的另一目的是提出一种从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法，该方法对环境友好且无废物产生。

本发明的再一目的是提出一种从低等级铁矿超细粉生产高等级高炉供料的方法，所述方法能够从超细粉中分离出铁，从而使其有资格作为具有少于2％氧化铝和二氧化硅的高炉供料。

附图简述

图1示出了描述根据本发明的方法的流程图。

本发明的优选实施方案的详述

根据本发明，已经开发出一种从在铁矿山和铁矿洗涤厂中产生的含有高氧化铝和二氧化硅的超细粉生产含有具有非常低的氧化铝和二氧化硅且含有非常高的铁的浓缩物的方法。在该方法中，氧化铝和二氧化硅选择性地分散，而含铁矿物在特定条件下选择性地絮凝。来源于含有大约57％铁、7.51％氧化铝和7.15％二氧化硅的超细粉，最终产物含有多于68％的铁，且仅具有大约1.2％氧化铝和1.3％二氧化硅，其中铁回收率为45-75％。在该方法中产生的尾矿可以用作为建筑材料。该方法对环境友好且无废物产生。

用于钢铁工业的原料的质量在下游工艺中起到重要作用。在铁矿山以及在铁矿洗涤厂中产生的细粉不满足将被供给到高炉中的原料的严格规格。因此，需要对这些不合格的细粉进行选矿，以使其适合于高炉供料。在提级该超细粉的过程中，具有低脉石矿物且含低氧化铝和二氧化硅的超细粉将是要被供给到高炉中的适合的原材料。同时一些部分变成富含高二氧化硅和氧化铝的脉石材料，从而可以用于制造建筑材料。细颗粒的粘土矿物给选矿造成难度。选择性分散然后进行选择性絮凝由于材料的细度已经被视为用于这些材料的最合适的选矿方法。这些超细粉的表征研究显示出，颗粒大多数在35微米以下，主要成分是氧化铁、氧化铝、二氧化硅、硅酸铝和硅酸铝铁。因为在特定的pH下，脉石矿物(二氧化硅和硅酸铝)上的表面电荷与氧化铁的表面电荷完全不同，所以基于表面电荷条件可以完成含铁矿物和脉石矿物之间的分离。除了以上考虑以外，淀粉絮凝剂可以用于使含铁矿物选择性地附聚，而脉石矿物留在分散相中。

在本发明中，已经基于不同等级的矿泥材料开发出适合的絮凝方法。浓缩物将是用于通过高炉途径炼铁的有用的供料，其中，尾矿将是用于制造建筑材料的适合的供料。

已利用含铁矿物和脉石矿物的表面电荷的差异首先分离出存在于超细粉中的一些部分的脉石矿物。在第二阶段，通过使用改性淀粉使来自第一阶段的材料经过选择性絮凝。通过该方法，产品增值，浓缩物变成为用于高炉的原料，含有高氧化铝和二氧化硅的尾矿变成为建筑材料。

如图1所示，使超细粉经过选择性分散过程，从而将具有较高的氧化铝和二氧化硅的尾矿与主要包含铁且具有一些尾矿的沉淀材料分开。然后，使用非选择性分散剂使其经过再次分散过程。在下一个阶段，通过絮凝剂例如改性淀粉使来自第一阶段的材料经过选择性絮凝，这从外出到已经收集的尾矿中的粘土、氧化铝和二氧化硅的进一步被留下的脉石材料中分离出富铁的浓缩物。现在，该铁的浓缩物可以用于高炉供料。如此分离的含高二氧化硅和氧化铝的脉石材料可以用于建筑材料，因此该方法没有产生废物。

该方法相对于现有技术的优点：

1.分离发生在以各种形式存在于超细粉中的铁、氧化铝和二氧化硅三种化合物之间。

2.来源于超细粉的含68％铁且仅具有大约1.2％氧化铝和1.3％二氧化硅的最终产物适合作为高炉供料。大于2％的氧化铝和二氧化硅使得产物不适合作为高炉供料。

含铁的超细粉是具有不同粒度的Fe的氧化物、Si的氧化物、Al的氧化物的混合物。超细粉的粒度在100微米至100nm的范围内。超细粉中的氧化铝和二氧化硅水平在3重量％至8重量％的范围内。

使用的分散剂包括具有不同用量的选择性和非选择性分散剂。选择性分散剂包括分子量为5000至10,000的聚合物。非选择性分散剂包括硅酸钠和六偏磷酸钠。分散剂的用量在20ppm至10,000ppm的范围内。絮凝剂包括具有范围为20ppm至10,000ppm的不同用量的不同的淀粉溶液。淀粉包括土豆、小麦和玉米，而使用的淀粉溶液是普通的以及淀粉浓度在0.1重量％至10重量％范围内的苛性淀粉溶液。该方法在当pH的范围为2.5至11时的变化pH条件下是可行的，其中，优选的pH范围为8-10。在该方法中，超细粉的浓度在2重量％至25重量％的范围内。该方法的沉淀时间还从10秒变至20小时。混合方法可以通过磁力搅拌、机械搅拌或者使用超声将超细粉混合在溶液中来实施。溶剂包括自来水、蒸馏水、二次蒸馏水。

通过该选择性分散和选择性絮凝的方法，浓缩铁中的氧化铝和二氧化硅水平已经降至1重量％的水平，而尾矿中的氧化铝和二氧化硅可以多达14重量％。

根据本发明，通过选择性分散和选择性絮凝方法可以将各种等级的不合格超细粉分离成两种物质：(i)富铁的浓缩物以及(ii)尾矿(富含氧化铝和二氧化硅)。该浓缩物是通过高炉途径炼铁的最适合的供料，而尾矿是用于制造建筑材料的最适合的供料。其它优点在于该方法对环境友好且无废物产生。

不同的氧化物矿物颗粒在溶液中的运动依赖于这些颗粒的表面电荷/ζ电势的程度。如果表面电荷/ζ电势变为零，则预计颗粒凝集或沉淀。含铁矿物(赤铁矿、针铁矿和磁铁矿)的表面电荷/ζ电势特性在不同的条件下与粘土矿物(氧化铝和二氧化硅)完全不同。可以通过改变pH和使用不同的化学品来缩小或扩大这种变化。使用所有这些条件，可以使不合格的超细粉中的氧化铝水平降至4。该材料不适合作为高炉操作的供料。

在本发明中，当颗粒被制得更细时，发生更好的电荷中和。因此，通过旋液分离过程来分离更细的氧化铁、氧化铝和二氧化硅颗粒，并使其经过选择性絮凝，获得适合作为高炉供料的含68％Fe、大约1.2％氧化铝和1.3％二氧化硅的最终产物。