一种褐铁和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁用的还原剂

摘要

本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种褐铁和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁用的还原剂。其特征在于：将煤、石灰石、氢氧化钠按一定比例充分混合均匀制备成还原剂，并采用直接还原焙烧——磁选法，以铁主要以褐铁、赤铁矿形式存在的铁矿石为原料，加入所发明的还原剂进行直接还原焙烧，然后经过磨矿磁选，能得到铁品位大于等于90%，铁的回收率大于80%的直接还原铁产品；还原剂的作用是在无氧焙烧的条件下，产生还原气氛，促进矿石中存在于褐铁、赤铁矿中的铁充分还原为金属铁，然后经过磁选回收金属铁；还原剂中煤、石灰石和氢氧化钠的比例为：100:(5～4):(2.5～1)。本发明还原剂用量少、成本低，用后磁选效果好。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种用于铁主要以褐铁矿和赤铁矿存在的铁矿石，采用直接还原焙烧方法生产还原铁的还原剂，该技术主要是通过向褐铁矿石或赤铁矿石中添加一种还原剂进行还原焙烧，把铁矿石中的褐铁、赤铁矿直接还原为金属铁，然后经过磨矿和弱磁选生产直接还原铁的工艺方法。

背景技术

我国铁矿资源储备严重不足，在已查明的576.71亿t铁矿石储量中，经济基础储量仅为166.86亿t，且贫矿多，富矿少，铁矿石平均品位只有33%。随着我国的工业化进程加快，特别是钢铁产业的快速发展，中国已经成为世界最大的钢铁生产国, 同时我国对铁矿资源的需求也日益增长。目前我国的铁矿资源已经远远不能满足钢铁产业的需求，超过60%的铁矿石原料依赖进口，并且不得不被迫接受进口铁矿石价格的不断上涨。因此如何最大限度地开发和利用国内现有的铁矿石资源，为我国钢铁工业持续稳定的发展提供足量和优质的铁矿原料，已成为我国选矿领域亟待解决的问题。

我国褐铁、赤铁矿石储量非常大，已探明储量约为369.83亿t，但由于褐铁、赤铁矿具有化学成分不固定、含铁量很不稳定、磁性弱、可浮性差、水分含量变化大、碎磨过程中容易过粉碎等性质，属于一种难处理的铁矿石，采用常规物理及化学的选矿方法很难获得铁品位60%以上的铁精矿，而且难以获得较高的金属回收率。采用直接还原焙烧—磁选法处理难选铁矿生产直接还原铁工艺在复杂难选铁矿石的高效利用中取得了很好的效果，该方法用于褐铁、赤铁矿也是有效的。但由于目前工艺中采用单一的煤做还原剂，不仅成本高，而且铁回收率偏低，难以发挥该工艺的优势，因此本发明对原有的还原剂进行了改进，发明了新的还原剂，并经多次实践证明采用所发明的还原剂对褐铁、赤铁矿石进行直接还原焙烧可以提高直接还原铁品位和回收率，使褐铁、赤铁矿这类在过去利用率低的难选、难用矿种得到高效利用。

发明内容

本发明目的是针对现有的直接还原焙烧—磁选法处理难选铁矿生产直接还原铁工艺中存在的单一用煤做还原剂，造成的成本高而且铁回收率偏低的问题，发明了新的还原剂，采用直接还原焙烧—磁选工艺，生产的还原铁品位大于90%的直接还原铁产品，使褐铁、赤铁矿在焙烧过程中得到充分还原，并达到提高焙烧效率、节省投资成本、节能降耗的目的。

本发明涉及一种褐铁和赤铁矿石直接还原焙烧生产还原铁用的还原剂，该还原剂以煤为主要成分（从成本的角度考虑，优选挥发分大于30%的褐煤），同时添加一定比例的石灰石和氢氧化钠配制而成，比单独使用煤作为还原剂具备更好的焙烧效果。所发明的还原剂由于添加了氢氧化钠，可以与褐铁、赤铁矿中的脉石矿物发生反应生成新的复盐，从而破坏矿物的结构，同时还可以使还原生成的金属铁粒度明显增加，使焙烧矿中的铁与脉石矿物更易磨矿分离，磨矿后经过弱磁选可以使金属铁得到充分有效的回收。采用该还原剂生产的还原铁产品中铁品位可以达到90%以上，可以直接用于炼钢，铁的回收率一般大于80%。该还原剂极大地提高了褐铁、赤铁矿的利用效率，简化了工艺流程。

配制这种还原剂的方法为：将石灰石破碎到-2mm，褐煤破碎到-4mm，使褐煤、石灰石和氢氧化钠按100:(5～4):(2.5～1)的比例混合均匀，对不同产地矿石，还原剂的成分比例有所不同，可根据所用铁矿石的性质进行适当调整。

使用这种还原剂的条件为：首先将褐铁、赤铁矿破碎到一定粒度，与所发明的还原剂充分混合均匀，在高温炉1150～1200℃条件下焙烧40～80min，具体时间根据矿石的性质不同而有所不同；焙烧产品经过自然冷却后在球磨机中进行磨矿，磨矿时矿浆质量浓度在60%左右，产品粒度－0.074mm占50%～85%左右；磨矿产品在磁场强度110～200kA/m条件下磁选得到直接还原铁产品。

利用本发明的还原剂，可有效利用褐铁、赤铁矿石生产直接还原铁，铁的品位和回收率分别可以达到90%和80%以上，从而实现褐铁、赤铁矿的充分利用。与现有的单一煤作为还原剂相比，所发明的还原剂具有如下特点：                                               得到相同品位和回收率的还原铁产品需要的煤用量比单一煤做还原剂少，因此可是有效节约煤用量，达到节能降耗的作用；采用所发明的还原剂对褐铁、赤铁矿进行还原焙烧的到得焙烧矿，不需细磨就可以达到很好的磁选效果。这是由于添加的石灰石和氢氧化钠可以与褐铁、赤铁矿中的脉石矿物发生反应生成复盐，从而破坏矿石的内部结构，同时可以使所生成的金属铁颗粒尺寸明显增加，使焙烧矿中的还原铁和杂质更容易单体解离；所用原料种类简单，来源广泛，污染物排放量也较其他方法少，易于处理；④避免了使用成本较高的优质煤为还原剂，而使用成本低的褐煤，可以有效降低还原焙烧过程的成本；⑤能够有效抑制生产的还原铁在空气中的氧化，保证了直接还原铁的品质。

附图说明

附图1所示为褐铁、赤铁矿石添加还原剂直接还原焙烧—磁选工艺流程。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图用实施例对本发明提供的还原剂作进一步详细描述。

实施例1

某褐铁矿全铁含量49.55%，主要脉石矿物为石英。还原焙烧条件为：还原剂的用量为30%；混匀后在马弗炉中1200℃下还原焙烧50min；冷却；在浓度60%左右磨至粒度-0.074mm占51%，在磁场强度198.73kA/m磁选。获得铁品位90.32%，铁回收率88.69%的直接还原铁。

实施例2

原料为某含铁33.75%的赤铁矿石，主要脉石矿物为石英。还原焙烧条件为：还原剂的用量为15%；混匀后在马弗炉中1200℃下还原焙烧40min；冷却；在矿浆质量浓度60%磨至粒度-0.074mm占75%以上，在磁场强度198.73kA/m磁选。获得铁品位91%，回收率84.28%的直接还原铁。

实施例3

原料为铁品位37.20%，脉石主要为高岭石和伊利石的褐铁、赤铁混合矿石。还原焙烧条件为：还原剂的用量为20%；混匀后在马弗炉中1150℃下还原焙烧60min；冷却；在矿浆质量浓度55%左右的条件下磨矿，至粒度-0.074mm占80%以上，在磁场强度180kA/m磁选。获得铁品位90.25%，回收率83.45%的直接还原铁。