一種高砷鐵礦微波脫砷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高砷鐵礦微波脫砷的方法，屬于選礦【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法先將高砷鐵礦破碎至粒度小于1mm，加入適量煤粉，混合均勻置于工業(yè)微波爐中進(jìn)行微波焙燒，控制溫度在800℃～1200℃，焙燒時(shí)間5～30min，使砷以氣態(tài)形式與鐵礦分離，得到滿足工業(yè)要求的低砷鐵精礦，同時(shí)產(chǎn)生的含砷尾氣用設(shè)置在工業(yè)微波爐上的煙氣吸收裝置加以回收。本發(fā)明利用微波對鐵礦的選擇性加熱，促進(jìn)砷與鐵礦的有效分離，脫砷率在90%以上，是一種高效、低成本的鐵礦脫砷方法。
【專利說明】一種高砷鐵礦微波脫砷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及選礦【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種通過高砷鐵礦微波脫砷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，2011年我國的鋼產(chǎn)量已達(dá)到7億噸，但是我國的鐵礦石資源供需矛盾日益突出，2011年進(jìn)口鐵礦石達(dá)到6.86億噸。當(dāng)前，鐵礦石資源日趨緊張，而目前我國的高砷礦石儲(chǔ)量為18.8億噸，但因砷含量高而沒有開發(fā)利用。As是P的同族元素，對鋼材有著極大的危害，As進(jìn)入鋼材中會(huì)引起“熱脆”現(xiàn)象，使得鋼材在加工過程中容易開裂，降低鋼材的沖擊韌性。而我國擁有大量的鐵礦石資源，截止2010年，中國已探明的鐵礦石儲(chǔ)量已達(dá)到624億噸，但其中80%的礦屬于貧礦，其中更有大量的高砷鐵礦，在高爐的反應(yīng)氣氛下，As無法被脫除進(jìn)入渣中，所以鐵礦石進(jìn)入高爐前首先要求將精礦中的As含量降低至0.08%以下，所以鐵礦石脫砷是很關(guān)鍵的一步。
[0003]目前常見的含砷金屬礦脫砷方法有:濕法化學(xué)預(yù)處理、焙燒氧化預(yù)處理、細(xì)菌氧化預(yù)處理等。濕法工藝脫砷是指采用含有脫砷處理劑的水溶液在溫度100°c以內(nèi)的條件下處理，使砷以砷酸或亞砷酸的形式進(jìn)入溶液，從而與固體物料分離。如用堿浸脫砷預(yù)處理，用堿液把礦石中砷酸鐵中的砷置換出來，使其生成可溶性砷酸鹽進(jìn)入溶解液中，以達(dá)到脫砷的目的。礦石中砷的浸出率可達(dá)90%，但堿液消耗量大，并在處理規(guī)模上受到很大限制，因此不適合在工業(yè)上應(yīng)用。焙燒氧化預(yù)處理脫砷是指在氧化氣氛下將礦石加熱到一定溫度使礦石中的砷酸鐵發(fā)生熱分解已達(dá)到脫砷的目的，但在此條件下焙燒生成的As2O3會(huì)被繼續(xù)氧化與礦中的CaO等生成穩(wěn)定的砷酸鹽，影響脫砷效果。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，細(xì)菌微生物脫砷法被稱作“綠色冶金脫砷工藝”而備受人們的青睞，成為未來冶金工程一個(gè)新的希望。細(xì)菌氧化及提金作業(yè)大致可分為3個(gè)階段:①用細(xì)菌培養(yǎng)基培養(yǎng)鐵硫桿菌等，制備PH=L 5~2.5的硫酸細(xì)菌浸液細(xì)菌催化氧化脫除砷、硫；③預(yù)處理所得渣再進(jìn)行氰化(或其他方法)提金，預(yù)處理溶液用細(xì)`菌活化后循環(huán)利用等，其可為有效利用高砷微細(xì)浸染型金礦資源提供參考，但不適宜于鋼鐵的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0004]微波是一種介與紅外線和無線電波之間的電磁波，其頻率范圍在300MHz~30GHz，波長為1mm~lm。按照物質(zhì)對微波的吸收能力劃分，主要有反射型、透射型以及吸收型三種。其中，吸收型物質(zhì)吸收微波后，引起其內(nèi)部分子的高頻振動(dòng)，從而將微波能轉(zhuǎn)化為熱量，不同的物質(zhì)吸收微波的能力有差異，升溫的速率也存在不同。微波加熱具有以下幾個(gè)特性:加熱具有整體性、加熱具有選擇性、加熱具有即時(shí)性、加熱速率快。所謂整體性即在微波加熱過程中，物質(zhì)的各個(gè)部分都在被同時(shí)作用升溫，避免了傳統(tǒng)熱輻射形式加熱過程中的冷中心問題。所謂選擇性是物質(zhì)各部分的成分不同，對微波的吸收能力不同，升溫速率也不同。即時(shí)性是指微波作用停止，則加熱也停止，加熱沒有滯后。所以由于微波存在這些特性，其在礦產(chǎn)加工中的應(yīng)用就越來越多，利用微波加熱選擇性特性進(jìn)行磨礦，可以有效地降低磨礦所需的能量，且微波加熱具有清潔的特點(diǎn)，可以減少環(huán)境污染。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用微波對鐵礦的選擇性加熱，高效地實(shí)現(xiàn)砷與鐵礦的分離，得到滿足工業(yè)要求的低砷鐵精礦粉，從而實(shí)現(xiàn)了一種高效的工業(yè)化處理高砷鐵礦脫砷的方法。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明提供了一種高砷鐵礦微波脫砷的方法，該方法包括以下步驟:
[0008]I)將含砷鐵礦石破碎至粒度小于1mm，再按照其質(zhì)量的5~10%配入煤粉，混合均勻；
[0009]2)將步驟(1)得到的混合粉劑置于工業(yè)微波爐中進(jìn)行微波焙燒，控制溫度在800°C~1200°C，焙燒時(shí)間5~30min，使砷以氣態(tài)形式與鐵礦分離，得到了滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的低砷鐵礦，同時(shí)分離出的含砷尾氣用設(shè)置在工業(yè)微波爐上的煙氣回收裝置吸收。
[0010]本發(fā)明的科學(xué)原理如下:
[0011]砷在鐵礦石中的賦存形態(tài)主要有:毒砂(FeAsS)、臭蔥石(FeAsO4.2H20)、雄黃(As2S2)及雌黃(As2S3)。毒砂是一種中等穩(wěn)定的礦物，在酸性條件下容易被氧化，只有在強(qiáng)堿性和還原環(huán)境中才能穩(wěn)定存在，常常與磁鐵礦、黃鐵礦伴生。臭蔥石等砷酸鹽通常產(chǎn)出于富含毒砂的硫化礦床氧化帶中，并且常生成于褐鐵礦礦石中。在微波焙燒過程中，砷會(huì)被氧化成含砷氧化物As2O3,但如果氧化氣氛過強(qiáng)，會(huì)氧化成As4O6, As4O6也可能進(jìn)一步被氧化為As2O5,導(dǎo)致生成不揮發(fā) 的nM0.As2O5等物質(zhì)，尤其是很容易與CaO反應(yīng)生成穩(wěn)定的砷酸鈣。為避免不揮發(fā)物質(zhì)的生成，可以采用提高焙燒溫度或降低體系中氧位的方法。但提高溫度是有限的，因此，常采用加入少量煤粉造成弱氧化氣氛或弱還原氣氛的方法，以防止As2O5的生成。另外，砷酸鹽在氧化氣氛中比較穩(wěn)定，在弱還原氣氛下可發(fā)生如下反應(yīng):
[0012]nM0.As205+2C0=nM0+l/2As406 丨 +2C02 個(gè)
[0013]當(dāng)還原性氣氛過強(qiáng)(如加碳量過多)時(shí)，會(huì)使鐵氧化物還原成金屬鐵，而在高溫下砷和鐵有很強(qiáng)的親和力，極易生成FeAs和Fe2As之類的金屬間化合物，從而阻礙砷的揮發(fā)脫除。當(dāng)氣相中CO含量小于12%，而且P (CO2)/p(C0)為I~3時(shí)，As的揮發(fā)效果最好。從砷及其化合物的物化性質(zhì)可知:單質(zhì)砷、砷黃鐵礦等可在弱氧化氣氛下被氧化成As2O3,而砷酸鹽則在弱還原氣氛下被還原成As203。利用微波的選擇性加熱物料，升溫速度快，加熱效率高，既可以防止含砷生成物與CaO反應(yīng)，也可阻止與鐵反應(yīng)生成FeAs和Fe2As之類的金屬間化合物，阻礙砷的揮發(fā)脫除，可以高效的把砷與鐵礦石分離。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0015]1、本發(fā)明利用微波對鐵礦石的選擇性加熱，有效地實(shí)現(xiàn)砷與鐵礦的分離，脫砷率達(dá)到90%以上，采用本技術(shù)方案后處理的高砷鐵礦石砷含量很低，滿足了鋼鐵工業(yè)對砷要求(鋼中砷含量小于0.08%)；
[0016]2、通過本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)含砷煙氣的回收利用，實(shí)現(xiàn)了砷氧化物的循環(huán)利用；
[0017]3、本發(fā)明工藝流程簡單，操作靈活，縮短焙燒時(shí)間，提高熱效率，能耗低，有利于降低企業(yè)生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實(shí)施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。[0019]實(shí)施例1
[0020]本實(shí)例選用的是內(nèi)蒙古某礦山的含砷鐵礦石，礦石成分如表1，所添加原料為煤粉，具體實(shí)施步驟如下:
[0021]表1內(nèi)蒙古某鐵礦石兀素成分表(%)
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種高砷鐵礦微波脫砷的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將含砷鐵礦石破碎至粒度小于1_，再按照其質(zhì)量的5~10%配入煤粉，混合均勻； (2)將步驟(1)得到的混合粉劑置于工業(yè)微波爐中進(jìn)行微波焙燒，控制溫度在800°C~1200°C，焙燒時(shí) 間5~30min，使砷以氣態(tài)形式與鐵礦分離，得到了滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的低砷鐵礦，同時(shí)分離出的含砷尾氣用設(shè)置在工業(yè)微波爐上的煙氣回收裝置吸收。
【文檔編號】C22B1/02GK103710532SQ201410032177
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王海川, 張雷, 陳鵬飛, 尹振興, 廖直友 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)