[发明专利]一种由高铝铁矿石直接制备金属铁粉的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物工程领域，涉及一种含铝高的铁矿石加工方法，特别涉及一种含铝矿物与含铁矿物紧密共生、嵌布关系复杂的高铝铁矿石铁铝分离的方法。

背景技术

我国铁矿资源储量丰富，但大部分属低品位矿或多金属共生矿，一般难以分选。在我国以及毗邻的东南亚国家储有丰富的含铝铁矿石，这类矿石铁矿物与铝矿物紧密嵌布，单体解离度低，难以选别，是一种典型的难处理铁矿石资源。众所周知，铁矿石中Al₂O₃含量过高，炼铁过程中将导致高炉利用系数降低，渣铁分离困难，目前尚未能得到合理利用。随着现有可利用的优质铁矿资源逐渐减少，充分开发利用这类资源，实现铁铝的高效分离，对缓解我国铁矿资源严重短缺的压力，实现资源的综合利用具有重要现实意义。

近年来，国内外对含铝铁矿的选矿研究较多，也取得了一定的进展，主要工艺有磁化焙烧、强磁选、重选、浮选及其联合工艺等。国外许多学者将含铝赤泥在高炉或电炉内熔炼直接炼铁，取得了初步成果。国内有人采用磁化焙烧-弱磁选的方法处理高铝铁矿石，但铁铝分离效果并不理想，因为铝矿物与铁矿物呈紧密包裹镶嵌状，物理分选方法及磁化焙烧均难以使其单体解离。也有人进行了高铝铁矿石焙烧-化学选矿的研究，获得铁品位大于60％，Al₂O₃含量低于3％的铁精矿。但作为炼铁原料，这种精矿的Al₂O₃含量仍然超标，即使作为炼铁原料的配料使用，铁精矿须经过传统的造块、高炉冶炼后再送去炼钢，存在流程长、能源消耗高和环境污染大的问题。

以废钢和直接还原铁为炉料的电炉炼钢短流程被认为是钢铁工业的第三次革命，随着钢铁工业的发展，电炉炼钢原料废钢的需求量越来越大，废钢供应量严重短缺，而直接还原铁作为电炉炼钢的高品质替代品已得到广泛公认，但我国直接还原铁的发展尚处于起步阶段，年缺口1000万吨以上，因此发展替代优质废钢的直接还原铁生产在国内广范受到重视。

发明内容  一种由高铝铁矿石直接制备金属铁粉的方法，将铁矿石经破碎、磨矿至-200目占70％～85％，将硫酸钠和硼酸钠按与含铝铁矿石的质量百分比分别为8％～20％和1％～2.5％的比例与原矿混匀、造球，球团经干燥后，以烟煤为还原剂，在1000～1100℃下还原30～90min，还原球团经冷却、破碎后置于球磨机内磨矿至-200目80％以上，采用磁选的方法分选，可获得铁品位大于90％，Al₂O₃含量1.0％、SiO₂含量小于1％的金属铁粉，铁的回收率大于90％。

本发明可有效实现铝铁分离的原理在于：一、将铁矿磨碎后与添加剂混合造球可改善焙烧反应的动力学条件，提高最终产品的质量；二、含铝铁矿石球团在煤基还原过程中，铁氧化物被还原为金属铁，而Al₂O₃、SiO₂等与硫酸钠、硼酸钠混合物添加剂中的Na₂O发生反应，分别生成不溶于水的硅铝酸盐和可溶于水的铝酸钠，后者在磨选过程中分别进入溶液或非磁性部分与铁分离，磁性部分即是金属铁粉；三、添加剂硼酸钠能显著强化固相扩散，促进还原过程中铁晶粒的长大，改善铝铁分离效果。

本发明以储量丰富的难处理高铝铁矿石为原料，提供一种高效铁铝分离制备直接还原铁技术，实现了由含铝铁矿石直接制备可满足电炉炼钢冶炼要求的优质直接还原金属铁粉。本发明的优点主要在于：适用于含铝较高、采用物理方法难以分选的铁矿石的铝铁高效分离，为世界上储量丰富、但由于Al₂O₃含量过高而无法利用的高铝铁矿资源提供有效途径；采用该技术可实现由高铝铁矿石直接制备电炉炼钢原料，工艺流程短、生产成本低、环境污染小，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1：本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

对照例：TFe含量57.35％，Al₂O₃含量5.43％，SiO₂含量3.52％的铁矿石，破碎至-1mm，以烟煤做还原剂，在1050℃的温度下焙烧60min，冷却还原产物后置于球磨机内按50％的矿浆浓度磨矿至-200目占90％，矿浆在0.1T的磁场强度下磁选，铁精矿TFe品位73.6％，Al₂O₃含量为5.18％，SiO₂含量为2.26％，铁的回收率仅为80.4％，铝铁分离效果差。