縮式窯還原技術(shù)對鮞狀赤鐵礦脫磷的研究

陳正東¹  李友兵²  李光平²

1. 黃岡市中基窯爐有限公司 2. 湖南省華鼎礦業(yè)有限公司

摘要：鮞狀赤鐵礦石分布廣，研究如何有效利用它有重大意義。中基窯爐公司與湖南華鼎礦業(yè)公司聯(lián)合進(jìn)行低品位赤鐵礦的研究取得突破進(jìn)展。經(jīng)縮式窯直接還原焙燒－磁選得到鐵粉。

關(guān)鍵詞：鮞狀赤鐵礦   焙燒   磁選   脫磷

赤鐵礦是自然界分布很廣的鐵礦物，應是重要的煉鐵原料，但鮞狀赤鐵礦石嵌布粒度極細，且經(jīng)常與菱鐵礦、鮞綠泥石或含磷礦物共生或相互包裹，難以達到鋼鐵工業(yè)對鐵礦石含磷的要求，因此鮞狀赤鐵礦石是目前國內外公認的最難選的鐵礦石類(lèi)型之一，該類(lèi)資源基本沒(méi)有得到有效利用。我國鐵礦資源儲量約1/9為鮞狀赤鐵礦，因此研究如何有效利用鮞狀赤鐵礦石在我國有重要意義。

國內外對該種礦石已經(jīng)進(jìn)行了很多研究工作，但效果都不理想。根據我們的研究表明，采用添加合理的脫磷劑進(jìn)行該類(lèi)礦石直接還原焙燒－磁選方法而得到的鐵粉，能達到工業(yè)上煉鋼要求，具有大規模生產(chǎn)的可能性。本實(shí)驗研究了直接還原焙燒－磁選過(guò)程中，多因素對直接還原的影響，確定該類(lèi)礦石直接還原焙燒－磁選的最佳條件，具有工業(yè)化生產(chǎn)的價(jià)值。

一、礦石性質(zhì)及試驗方法

研究所用礦石（原礦）為湖北長(cháng)陽(yáng)火燒坪高磷鮞狀赤鐵礦石，具體含量見(jiàn)表一；礦物成分見(jiàn)表二：

表一：火燒坪鮞狀含磷赤鐵礦的化學(xué)成分

表二：火燒坪鮞狀含磷赤鐵礦的物相成分

還原焙燒以煤為還原劑，同時(shí)加入脫磷劑L和脫磷劑Y混勻，壓球后放在加蓋的不銹鋼匣缽中，再用煤填實(shí)和覆蓋，然后在我公司生產(chǎn)的縮式窯中按一小時(shí)升溫100度的速度升溫,達800度后直接升溫到1180度。20小時(shí)后關(guān)火。按特定的曲線(xiàn)冷卻，后進(jìn)行兩段式磨礦和磁選。主要考察的條件因素包括煤的用量、脫磷劑的用量、脫磷劑的配比、磨礦細度等。

因直接還原焙燒－磁選最終得到的產(chǎn)品中鐵的品位大于95%，回收率大于93%，磷含量小于0.05%的金屬還原鐵粉。試驗中焙燒后產(chǎn)品的總質(zhì)量同焙燒前相比有較大變化，故用還原鐵粉中鐵的絕對金屬量同焙燒試驗中加入的原礦的絕對金屬量的比值來(lái)計算回收率。煤與脫磷劑的用量指煤或脫磷劑與礦石質(zhì)量的比值，均用百分比來(lái)表示。脫磷劑均混于礦石粉末中，壓球。球團放于匣缽中，再用煤粉覆蓋。

二、試驗結果及討論

（一）二段磨礦時(shí)間試驗

前一階段的試驗結果表明鐵品位的提高和磷品位的降低都要通過(guò)細磨來(lái)實(shí)現，因此首先考察籽焙燒過(guò)程中二段磨礦細度的影響。固定條件為，煤的用量5%，脫磷劑合計用量15%，焙燒溫度1180℃，達溫后的燒結時(shí)間20小時(shí)，磨礦濃度60%，第一段磨礦細度為55%的－0.074mm，磁選場(chǎng)強87.6kA/m，精礦再磨。試驗結果見(jiàn)表三。

 表三：磨礦時(shí)間與產(chǎn)品質(zhì)量

從表三中可以看出，隨著(zhù)二段磨礦時(shí)間的增加，鐵的品位和回收率都呈上升趨勢，但磷的品位在下降，應是嵌布粒度較細的脈石礦物在此時(shí)可以充分與鐵礦物解離，并且不會(huì )發(fā)生團聚。故確定第二段磨礦時(shí)間為20—30分鐘。

(泥漿度是指固體物與水的比值。磨到200目后，再磨粒度變大，這是因為純鐵被打壓成了薄片)

（二）煤的用量試驗

固定其他條件不變，考察了焙燒過(guò)程中內配煤的用量的影響，結果見(jiàn)表四。（填充煤的用量未做實(shí)驗。填充煤的量以填滿(mǎn)為宜）

表四：內配煤的用量與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

從表四中可以看出，隨著(zhù)內配煤用量的增加，鐵的品位和回收率均增加，磷的品位降低，此過(guò)程中煤可以同原礦充分反應，將原礦中的Fe₂O₃還原，但當用量超過(guò)5%時(shí)，煤在反應中過(guò)量，雖然對鐵的回收率仍有一定的提高，但脫磷劑脫磷的效果變化不大，因此確定內配煤最佳用量為5%。

（三）脫磷劑用量試驗

內配煤的用量為5%，其他條件不變，改變脫磷劑用量進(jìn)行試驗，結果見(jiàn)表五

表五：脫磷劑（按1:1的用量）的用量與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

從表五可以看出，在脫磷劑用量到10%之前，鐵品位、回收率都有明顯提高，磷品位有明顯下降，當脫磷劑用量超過(guò)15%之后，對結果的影響變小，因此確定脫磷劑的最佳用量為15%。脫磷劑Y的主要作用是在焙燒的過(guò)程中，阻斷了磷的還原反應，并減弱了磷氧四面體在金屬晶體表面與鐵形成共額∏鍵的強度，從而在磁選過(guò)程中將磷去除，同時(shí)還可以促進(jìn)鐵鋁榴石的分解和還原；提高鐵的回收率，對還原有一定的促進(jìn)作用。脫磷劑L對磷有強烈的吸附作用，促進(jìn)磷進(jìn)入渣相。

（四）焙燒溫度試驗

固定脫磷劑用量（合量）為15%，其他條件不變，改變焙燒溫度進(jìn)行試驗，結果見(jiàn)表六。

表六：還原溫度與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

從表六中可以看出，當溫度低于1180℃后，隨著(zhù)溫度的升高，鐵的回收率升高，而磷的品位降低，說(shuō)明在此溫度條件下，脫磷劑發(fā)揮了最大的作用，升高溫度有利于鐵的還原以及磷的去除，當溫度超過(guò)1180℃繼續升高時(shí)，磷的品位明顯升高，而鐵的品位和回收率略有下降，由此可知在該范圍內，溫度對脫磷劑的效果產(chǎn)生了不利的影響。試驗中發(fā)現溫度高于1180℃時(shí)，焙燒后的產(chǎn)品結塊嚴重，不利于破碎球磨，最終還原鐵產(chǎn)品中磷的品位急速升高。推斷在焙燒過(guò)程中脫磷劑阻斷不了磷的還原反應，使脫磷更難實(shí)現。因此確定最佳溫度為1180℃。

三、結論

（一）在鮞狀高磷赤鐵礦石還原焙燒過(guò)程中添加脫磷劑，可以實(shí)現得到高品位還原鐵產(chǎn)品的同時(shí)，使其中磷的含量降低到0.05%。為合理利用難選高磷赤鐵礦工業(yè)化生產(chǎn)提供了一種新的途徑。

（二）在還原焙燒的過(guò)程中，脫磷劑Y；脫磷劑L能有效脫磷。

（三）還原焙燒溫度應控制在1180℃，過(guò)高的溫度將會(huì )使鐵礦物與磷重新結合，而溫度過(guò)低時(shí)達不到還原的效果。

綜上所述：通過(guò)此次大會(huì )，使大家加深了對中基窯爐公司的認識。

中基窯爐公司與華鼎礦業(yè)公司共同成立低品位鐵礦研發(fā)基地，對低品位鐵礦進(jìn)行深入研究，給礦山企業(yè)提供原礦的技術(shù)參數和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，設計岀合理的現代化窯爐，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品的附加值，從而使礦山企業(yè)廉價(jià)的資源獲得巨大的升值空間，是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)實(shí)現短流程的必由之路。高磷鮞狀赤鐵礦試驗成果取到了拋磚引玉的作用，它必將對鋼鐵行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

中基窯爐公司真誠邀請各位有志之士共同發(fā)展直接還原鐵事業(yè)，推動(dòng)中國直接還原鐵事業(yè)達到一個(gè)全新的高度！