[发明专利]一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素流态化分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于有价资源低碳分离提取技术领域，特别涉及一种高磷赤铁矿超细 磨后，采用流态化技术使磷元素和铁元素不经熔化的物理分离方法。

背景技术

含磷约达1％左右的高磷赤铁矿资源约占铁矿石总储量的18％左右，是有重 大开发价值的资源，然而使用高磷赤铁矿为原料，其工艺性能不适合现行的球团 /烧结——高炉炼铁工艺流程，按现行的钢铁冶金工艺不能以可行的经济代价大 规模获得质量合格的钢材。高磷赤铁矿的开发利用是国内外专家做了大量的工作 而多年来悬而未解的难题，世界各国都在进行试验研究，努力寻求新突破。针对 不同性质的高磷铁矿石，国内外进行了长期、深入的工艺研究。目前，高磷铁矿 石的降磷方法主要有选矿方法、化学方法、微生物方法等。特别是在反浮选脱磷 方面进行了较为系统深入地研究，取得了一些进展。总而言之，现有各种方法， 均存在铁精矿中铁品位富集有限、脱磷率低、分选效果不佳等缺点。

发明内容

本发明的目的是力图在高炉炼铁工序之前，在非熔融状态下实现高磷赤铁矿 中铁元素与磷元素的分离及分别富集，避免在熔融状态进行分离过程中有害杂质 被还原溶于铁熔体中。

一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素流态化分离方法，其特征是采用高速气流 磨技术将普通细粒度80～200目的赤铁矿粉磨至平均粒度为2μm、粒径分布范围 为10²～10⁴nm的超细粒度，实现铁元素与磷、硫等杂质元素的初步解离。进一步 设计并制作超细高磷赤铁矿中磷元素、铁元素流态化分离装置，进行流态化分离， 流态化分离过程的参数控制为：

(1)超细赤铁矿粉颗粒粒径分布范围为10²nm～10⁴nm；

(2)分选气体流速为0.060～0.250m/s；

(3)分选时间为30～60min。

如上所述赤铁矿粉高速气流磨技术是：将赤铁矿粗磨、筛分、烘干后使用超 级涡流磨进行超细磨，矿粉超细磨过程中，参数控制如下：

(1)研磨气体压力：＞0.6MPa；

(2)分选机转速：5000～5500r/min。

一种与上述工艺配套使用的超细高磷赤铁矿中磷元素、铁元素流态化分离装 置，如附图1所示，主要包括：1矿粉，2分离部件，3富铁物料，4收集部件， 5富磷物料，其中分离部件承载富铁物料，收集部件承载富磷物料，矿粉承载部 件与分离部件通过管路连接，分离部件与收集部件通过管路连接；对于上述超细 高磷赤铁矿中磷元素、铁元素流态化分离过程，分选气体由氮气源提供，气体携 带矿粉沿切线方向进入2分离部件，调整流体流速，使其大于富磷颗粒的悬浮终 端速度而低于富铁颗粒的悬浮终端速度，使得较轻富磷颗粒被带出2分离部件进 入4收集部件；而较重富铁颗粒继续在2分离部件内保持流态化状态，不被带出， 最终实现铁元素、磷元素的分别富集。不同的细磨程度会造成矿粉颗粒不同的粒 度分布以及磷元素、铁元素不同的解离情况，可根据目标产品的要求确定相应的 分选速度，并串联多个分离部件，进行逐级分离。

本发明基于富铁物料与富磷物料密度的不同：Fe₂O₃的密度为4.90～5.30 g/cm³，而磷灰石(Ca₅[PO₄]₃(F，OH))的密度为3.16～3.22g/cm³，两者相差1.55～1.65 倍。化学分析表明一般高磷赤铁矿中铁与磷元素的质量比约为40∶1，则摩尔比 约为23∶1，因此，铁元素与磷元素之间不可能全部形成化学结合，进而使用电 子显微探针技术观察，发现在矿中铁元素与磷元素之间并非对应均匀的分布，因 而认为采用高速气流磨技术将高磷赤铁矿细磨至超细粒度实现铁元素和磷元素 适当解离，进而使用流态化方法，利用气体的粘性力和浮力平衡重力使矿粉处于 流态化状态和气力输送状态，通过精细调节气体流速以实现铁、磷颗粒的分离和 分别富集，分别获得富铁物料和富磷物料。

本发明优点是采用超细磨的方法实现高磷赤铁矿中磷元素、铁元素的物理解 离，在高炉炼铁工序之前，在非熔融状态下采用流态化方法实现高磷赤铁矿中铁 元素与磷元素的分离、分别富集，分别获得富铁物质和富磷物质，避免在熔分过 程中有害杂质被还原溶于铁熔体中。