[发明专利]一种强化难处理铁矿低温快速还原的多硫铁钠添加剂及其应用方法

说明书

本发明涉及一种强化难处理铁矿固态还原的添加剂及其应用：所述添加剂含有Na、Fe、S；添加剂中S的价态小于0，所述Na、Fe、S以化合物的形式存在。将该添加剂的应用方法为：将细粒级的难处理铁矿与多硫铁钠添加剂混匀造块，所得团块经干燥后，置于还原气氛中进行高温焙烧，冷却后的焙烧产品经磨矿、磁选，得到磁性金属铁/铁合金产品和非磁性尾矿。含钠、铁、硫的非磁性尾矿可进一步分离回收多硫铁钠，实现该添加剂的循环使用。本发明的添加剂主要从冶金固废中获得，价格低廉，环境友好，可为难处理铁矿高效利用提供技术支撑，具有协同处置固废的优势，易于实现工业化，有着十分广阔的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及一种强化铁矿固态还原的添加剂及其应用，特别涉及一种强化难处理铁矿低温快速还原的多硫铁钠添加剂及其应用。

背景技术

我国铁矿资源储量丰富，但具有贫、细、杂等特点，经济可采储量少，贫矿多、富矿少；伴生矿多，选冶难度大，开发利用成本高。近年来，固态还原焙烧-分选工艺因工艺简单、流程短、运行成本低等优势，在复杂铁矿资源的处理中得到了广泛的应用。但由于后续物理分选流程对金属铁晶粒的尺寸有较高要求，因而在还原焙烧过程中必须实现金属铁晶粒的聚集长大，否则将导致分选效果差、有价金属回收率低、产品质量不高等问题。

强化难处理铁矿固态还原的手段主要有提高焙烧温度、延长焙烧时间、配加适宜的添加剂等。

通过提高焙烧温度来强化还原则势必会增加能耗，且容易造成物料熔融；延长焙烧时间会降低生产效率，增加能耗；配加适宜的添加剂被认为是最为有效的方法，所开展的研究工作较多，尤其是含钠、硫等组分的添加剂效果最为显著。如“钠盐改性硼铁矿及其在难处理含铁资源还原分选中的应用”(申请号：201210191947.6)，将硼铁矿与一定质量配比的硫酸钠和碳酸钠混匀后造块，干燥团块经还原焙烧后，制备得钠盐改性硼铁矿，其在难处理含铁资源的还原过程中能促进金属铁晶粒的聚集长大；“一种用于强化红土镍矿还原分选的添加剂”(申请号：CN200810143854.X)，将元明粉、苏打、硼砂、草酸钠、腐殖酸钠按一定质量比例与红土镍矿混匀、造块、还原焙烧，所用添加剂在还原过程中能促进镍、铁晶粒长大，实现镍、铁与杂质的高效分离。研究结果表明，在难处理铁矿中添加硫酸钠，可形成Fe-FeS低共熔点化合物，显著降低体系的软熔特性温度。虽然上述添加剂对强化难处理铁矿固态还原具有一定作用，但所用添加剂生产工序复杂或成本较高。

我国已探明的高硫铝土矿储量超过5.6亿吨，采用拜耳法直接处理高硫矿会增加碱耗、腐蚀设备，必须进行脱硫处理。采用铁基脱硫剂去除铝酸钠溶液中的硫，脱硫效率可达70％～90％。脱硫渣的主要组分为多硫铁钠(NaFeS₂)或水合多硫铁钠(NaFeS₂·2H₂O)。此脱硫渣若不进行合理处置会造成环境污染，因此不少学者研究了脱硫渣的处理方法。如“基于可再生利用除硫剂的铝酸钠溶液除硫和铁的综合处理方法”(申请号：CN104591246A)通过氧化脱硫渣将其中的硫元素氧化为硫单质，再通过浮选实现硫铁分离，该方法须在酸性体系中进行，在脱硫渣从拜耳法碱性体系进入酸性氧化体系再返回碱性体系的过程中，会消耗大量酸和碱，另外浮选后硫铁分离并不完全；“铁基脱硫渣的再生循环”(《过程工程学报》2017,17(6))在碱性体系中氧化脱硫渣，使其中的硫以S₂O₃^2-的形式进入液相，含铁固相则在脱硫渣再生过程中转化为FeOOH，可返回用于循环脱硫；“铁基脱硫渣再生制备铁酸钠及其循环脱硫”(《过程工程学报》2018,18(6))通过氧化焙烧除去脱硫渣中大部分的硫，通过水浸进一步深度除硫，浸出渣再生合成铁酸钠，用于循环脱硫。以上脱硫渣的处理方法需要在酸性体系、碱性体系或高温焙烧实现脱硫渣的氧化，再进行铁硫分离，流程复杂，生产成本较高。

目前世界范围内80％以上的铅资源来自于铅酸电池的回收，火法处理时最为经济有效地处理手段。碱熔法处理时以碳为还原剂、以铁为固硫剂、以碳酸钠为助熔剂，每生产一吨铅会产生300～350kg的脱硫固废，其主要成分为多硫铁钠。碱熔法的主要反应为：