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      鈉鹽改性硼鐵礦及其在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用的制作方法

      文檔序號(hào):3338978閱讀:289來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):鈉鹽改性硼鐵礦及其在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明公開(kāi)了ー種鈉鹽改性硼鐵礦及其在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用。屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      我國(guó)約60%的硼資源賦存于硼鐵礦中(含B2O3約7%,全Fe約30%),硼鐵礦因其共/伴生礦物多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因,用常規(guī)的選礦方法分離困難,尚未形成エ業(yè)規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用。硼鐵礦的加工利用關(guān)鍵在于鐵、硼的分離,處理工藝主要有濕法分離、火法冶煉兩類(lèi)エ藝。濕法分離方法是將硼鐵礦直接用酸/堿處理獲得硼酸或硼砂,浸出渣再經(jīng)磁選獲 得鐵精礦,使硼鐵分離。雖然,該エ藝可以實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用,但是由于硼鐵礦活性低,需要進(jìn)行高溫活化預(yù)處理,且后期濕法浸出需要的酸/堿量消耗高(O. 4噸/I噸原礦),生產(chǎn)成本高,同時(shí)還帶來(lái)酸腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境等問(wèn)題。火法分離エ藝的主要研究方向主要是針對(duì)高爐法,硼鐵礦先經(jīng)選礦拋除原礦中的部分Si02、Al2O3,再通過(guò)燒結(jié)造塊后入高爐冶煉,產(chǎn)品為含硼生鐵和富硼渣。該エ藝的優(yōu)點(diǎn)是エ藝流程短,設(shè)備簡(jiǎn)単,但是エ業(yè)試驗(yàn)研究表明,高爐冶煉硼鐵礦生產(chǎn)含硼約1.0%的含硼生鐵時(shí),高爐產(chǎn)能下降、焦比高(約1150kg/t)、高爐爐襯侵蝕嚴(yán)重、產(chǎn)品含硫高,更重要的是富硼渣的B2O3活性低,不能滿足碳?jí)A法硼砂生產(chǎn)的要求,若通過(guò)緩冷提高B2O3活性,實(shí)現(xiàn)エ業(yè)化生產(chǎn)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是困難的,至今未能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定エ業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)于鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦和赤泥等難處理含鐵資源,由于其有價(jià)元素含量低,礦物嵌布粒度細(xì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),采用常規(guī)選礦、冶煉エ藝難以得到高效利用。近年來(lái),直接還原-分選エ藝因エ藝簡(jiǎn)單、流程短、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì),在復(fù)雜鐵礦資源的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于后續(xù)物理分選流程對(duì)金屬鐵晶粒的尺寸有較高要求,因而在直接還原過(guò)程中必須實(shí)現(xiàn)金屬鐵晶粒的聚集、長(zhǎng)大,否則將導(dǎo)致分選效果差、有價(jià)金屬回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不高等問(wèn)題;若單純依賴升高還原溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬鐵晶粒的長(zhǎng)大則勢(shì)必會(huì)増加物料熔融與反應(yīng)器黏連的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)生產(chǎn)順行極為不利。因此,在難處理含鐵資源加工領(lǐng)域,有效降低還原溫度是直接還原-分選エ藝推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種鈉鹽改性硼鐵礦及其在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)硼鐵礦的エ業(yè)化增值加工利用;同時(shí)改善鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦和赤泥等難處理含鐵資源還原分選時(shí)金屬鐵與脈石礦物的分離效果。本發(fā)明提供的鈉鹽改性硼鐵礦是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的將硼鐵礦磨細(xì)至-O. 074mm占40% 60%,然后與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團(tuán)塊,將所述硼鐵礦團(tuán)塊還原焙燒后,得到鈉鹽改性硼鐵礦;所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質(zhì)量的百分比為硫酸鈉5% 40%,碳酸鈉I 35%。
      本發(fā)明鈉鹽改性硼鐵礦中,所述還原焙燒溫度為800 950°C,還原焙燒時(shí)間20 30mino本發(fā)明鈉鹽改性硼鐵礦在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用,是將鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至至-0. 074mm質(zhì)量百分比占70%以上后,添加至難處理含鐵資源中混勻、造塊、烘干,然后以非焦煤為還原劑還原焙燒,還原產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨礦后,采用濕式弱磁選方法分選,獲得金屬鐵粉或鎳鐵合金粉;所述難處理含鐵資源為鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦或赤泥;所述鈉鹽改性硼鐵礦的添加量占難處理含鐵資源質(zhì)量百分比為10% 40%。本發(fā)明鈉鹽改性硼鐵礦在難選冶含鐵資源還原分選中的應(yīng)用中,所述還原焙燒溫度為1000°C 1100°C,還原焙燒時(shí)間30 75min,還原產(chǎn)物磨礦至-200目質(zhì)量含量占90%以上。本發(fā)明的作用原理在于使硼鐵礦與Na2SO4或Na2CO3進(jìn)行低溫還原焙燒,硼鐵礦中的磁鐵礦部分被還原成金屬鐵,經(jīng)細(xì)磨處理后,這部分金屬鐵微細(xì)顆粒作為晶種引入難 處理含鐵資源直接還原焙燒,為難處理含鐵資源中金屬鐵晶粒提供了生長(zhǎng)位點(diǎn),降低了鐵晶粒的形核勢(shì)壘,促進(jìn)鐵晶粒長(zhǎng)大。硼鐵礦中的硼組分在其低溫鈉化還原預(yù)處理過(guò)程中,與鈉鹽反應(yīng)生成新相硼酸鈉鹽,離子半徑較小的堿金屬離子和硼離子在難處理含鐵資源的直接還原焙燒過(guò)程中,不僅可以造成鐵氧化物的晶格畸變,催化鐵氧化物的還原,而且還可與難處理含鐵資源中的含磷、鎂、硅、鋁等脈石礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),破壞難處理含鐵資源礦石原有的致密、共生結(jié)構(gòu),生成低熔點(diǎn)化合物,為金屬鐵與脈石礦物的分離創(chuàng)造有利的礦物學(xué)條件。因而可顯著降低還原溫度,縮短還原時(shí)間,節(jié)省能源消耗,降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)金屬鐵與脈石礦物的高效分離。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于鈉鹽改性硼鐵礦后,其磁鐵礦部分被還原成金屬鐵,為難處理含鐵資源還原焙燒過(guò)程中金屬鐵晶粒提供了生長(zhǎng)位點(diǎn);硼組分與鈉鹽反應(yīng)生成新相硼酸鈉鹽,可催化鐵氧化物的還原,促進(jìn)金屬鐵與脈石礦物的分離。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)硼鐵礦的工業(yè)化增值加工高效利用,而且還提高了鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦和赤泥還原分選時(shí)有價(jià)元素鐵、鎳的回收率及有害元素的脫除率,為難處理含鐵資源的高效利用提供新技術(shù)支撐。鈉鹽改性硼鐵礦制備所需原料來(lái)源廣、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好,可顯著降低難處理含鐵資源還原溫度、縮短還原時(shí)間,節(jié)省能源消耗,降低生產(chǎn)成本,適于工業(yè)化應(yīng)用。
      具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例采用的硼鐵礦、鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦和赤泥的主要化學(xué)成分分別如表I、表2、表3、表4所示。處理之前,分別將紅土鎳礦、鮞狀赤鐵礦和赤泥預(yù)先破碎、磨礦至-0. 074mm質(zhì)量百分含量占80%以上。表I.硼鐵礦的主要化學(xué)成分/%
      Fellliili FeO B2O;, MgO P S SiO2 燒損 52.11 24.65 5.25 13.05 0.014 1.21 5.36 2.45表2.鮞狀赤鐵礦的主要化學(xué)成分/%
      權(quán)利要求
      1.鈉鹽改性硼鐵礦,其特征在于將硼鐵礦磨細(xì)至-O.074mm質(zhì)量百分比占40%飛0%,然后與硫酸鈉及碳酸鈉混勻、造塊、干燥后得到硼鐵礦團(tuán)塊,將所述硼鐵礦團(tuán)塊還原焙燒后,得到鈉鹽改性硼鐵礦;所述硫酸鈉及碳酸鈉的添加量占硼鐵礦粉質(zhì)量的百分比為硫酸鈉5% 40%、碳酸鈉I 35%。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉鹽改性硼鐵礦,其特征在于所述還原焙燒溫度為80(T950°C,還原焙燒時(shí)間20 30min。
      3.鈉鹽改性硼鐵礦在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用,其特征在于將鈉鹽改性硼鐵礦磨礦至-O. 074mm質(zhì)量百分比占70%以上后,添加至難處理含鐵資源中混勻、造塊、烘干,然后以非焦煤為還原劑進(jìn)行還原焙燒,還原產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨礦后,采用濕式弱磁選方法分選,獲得鎳鐵合金粉或金屬鐵粉;所述難處理含鐵資源為鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦或赤泥中的一種;所述鈉鹽改性硼鐵礦的添加量占難處理含鐵資源質(zhì)量百分比為109Γ40%。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈉鹽改性硼鐵礦在難選冶含鐵資源還原分選中的應(yīng)用,其特征在于所述還原焙燒溫度為100(Γ1100 ,還原焙燒時(shí)間3(T75min,還原產(chǎn)物磨礦至-200目質(zhì)量含量占90%以上。
      全文摘要
      本發(fā)明提供一種鈉鹽改性硼鐵礦,其制備方法為首先將硼鐵礦與一定質(zhì)量配比的硫酸鈉和碳酸鈉混勻后造塊,干燥團(tuán)塊經(jīng)還原焙燒后,制備得鈉鹽改性硼鐵礦。本發(fā)明還提供所述鈉鹽改性硼鐵礦在難處理含鐵資源(鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦、赤泥)還原分選中的應(yīng)用方法,將鈉鹽改性硼鐵礦細(xì)磨后,與鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦或赤泥充分混勻、造塊、烘干,干燥團(tuán)塊隨后在一定溫度下以非焦煤為還原劑進(jìn)行還原焙燒,還原產(chǎn)物再經(jīng)破碎、磨礦后,采用濕式弱磁選方法分選,即可獲得高品質(zhì)的鎳鐵合金粉或金屬鐵粉。鈉鹽改性硼鐵礦在上述難處理含鐵資源的直接還原過(guò)程中能顯著降低還原溫度,促進(jìn)金屬鐵晶粒的聚集、長(zhǎng)大,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)金屬鐵與脈石礦物的高效磁選分離,適于工業(yè)化應(yīng)用。
      文檔編號(hào)C22B1/02GK102732715SQ20121019194
      公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
      發(fā)明者劉明霞, 姜濤, 張?jiān)? 張樹(shù)輝, 曾精華, 朱忠平, 李光輝, 李騫, 楊永斌, 梁斌珺, 游志雄, 羅駿, 范曉慧, 郭宇峰, 陳許玲, 雷婷, 饒明軍, 黃柱成 申請(qǐng)人:中南大學(xué)
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