[發明專利]一種礦石焙燒過程中防止結塊的方法

在審

• 申請號: 201210535769.4
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103866117A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 趙君梅;潘峰;劉會洲
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B59/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及礦石冶煉技術領域，具體地，本發明涉及一種礦石焙燒過程中防止結塊的方法。

背景技術

包頭稀土精礦目前主要采用濃硫酸高溫焙燒，該方法是包頭稀土礦的主要冶煉生產工藝。但是也暴露出一些不足，如鐵、磷、釷大部分被“燒死”在渣中；含釷放射性廢渣及含氟、硫廢氣對環境污染嚴重；有價元素未得到綜合利用，造成資源浪費。酸氣腐蝕設備，環保困難，產生的“三廢”污染問題隨著稀土生產的加大，日益突出。發展基于堿法的集成新焙燒技術，仍是解決包頭礦焙燒污染的最有效方法之一。其中，碳酸鈉焙燒法被認為是較為清潔的冶煉流程，并且從經濟利益角度考慮成本較低。包頭礦的碳酸鈉焙燒工藝早在上世紀就完成了半工業試驗，但因當時尚無高品位稀土精礦（20-40%的混合礦），焙燒設備落后，存在焙燒過程中回轉窯內發生結塊的問題，致使碳酸鈉焙燒工藝未能在工業中得到生產應用。

包頭混合稀土精礦的碳酸鈉焙燒工藝中，用Na₂CO₃作為介質對混合稀土精礦進行氧化焙燒，進行了一系列實驗室靜態焙燒工作，在小型實驗中有時結塊，有時不結塊。高品位包頭稀土精礦除含有稀土元素外，還含有大量的非稀土雜質，例如鐵、鈣、氟、磷、硅及放射性元素釷，并含有一定量的螢石，在555℃時，螢石CaF₂易與碳酸鈉形成共熔混合物，這也是稀土精礦的碳酸鈉焙燒過程中容易結塊的主要原因。焙燒工序是整個流程中最為關鍵的部分，該步驟直接關系到稀土的浸出率，而稀土的浸出率是焙燒工藝的最主要的生產指標。焙燒溫度和碳酸鈉的加入量是焙燒工藝的重要參數。實驗室的靜態焙燒基礎研究表明，針對當前實驗中的稀土精礦，稀土精礦的量與碳酸鈉的用量配比為1:0.3即可以滿足浸出率的要求。當按照小型實驗的條件，把按照一定比例混合好的稀土礦和碳酸鈉放入回轉窯中焙燒生產時，回轉窯壁上發生了粘結，且粘結像滾雪球一樣，導致窯壁上的粘結層越來越厚，致使窯膛越來越小，不僅發生阻料，而且焙燒效率大大降低，甚至于使得焙燒無法順利進行。

為了防止焙燒時結塊與結疤，通常在焙燒過程中引入研磨體，即邊焙燒邊研磨的方式，把將要發生燒結成塊的團塊迅速打碎，在礦石顆粒表面進行介質更新，同時使已結塊的顆粒在外力的作用下予以破碎。破碎的方法有很多，如用力機械攪拌，在槳葉不斷的攪動下，已經結塊的顆粒被攪碎，但此方法不易擴大，難以進行工業化應用。

例如，我們在先申請的專利提出一種防結圈焙燒回轉窯的研制方法（CN102494535A），具體就是在回轉窯的內部放置研磨體，該研磨體為直徑20~35mm的瓷球或鵝卵石。回轉窯的內部設置有螺旋式帶形導軌，導軌內部中空，且外沿與回轉窯內壁緊密貼合，該帶形導軌貫穿于回轉窯爐膛內，窯體與地面呈3°~5°傾斜角。當將物料送入回轉窯時，物料與回轉窯內部的研磨體形成邊焙燒邊研磨的焙燒方式，隨著回轉窯的旋轉，研磨體與物料沿帶形導軌向出料端移動，最終出料。出料后物料與研磨體冷卻后分離，分離出的研磨體返回回轉窯中重復使用。此外，在先申請的專利也提出在焙燒過程中加入研磨體的焙燒方式（CN102409164A），即在焙燒過程中加入鋼球等研磨體，在馬達的轉動作用下，研磨體由下向上移動，而后研磨體自上而下落下，落下過程中，研磨體對礦粉的沖擊作用，加之研磨體的摩擦作用，使得較大顆粒的礦粉易于破碎，從而保持焙燒物的分散狀。

因此，開發一種適于工業應用且成本較低，并且能有效防止焙燒時結塊與結疤的方法是所屬領域的技術難題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種礦石焙燒過程中防止結塊的方法。

在工業煉鐵時也存在一系列問題，礦石品位越來越貧，冶煉鐵礦石的生產率不高，更嚴重的是煉鐵爐的爐壁上經常發生結塊、結疤、結瘤的現象，使得煉鐵爐內體積逐漸變小，生產受到影響。研究工作者針對煉鐵的過程分析了爐內溫度分布和相變情況，發現在冶煉各種生鐵還原過程中，固相、塑料相及液化相區域有一個規律：在650℃以下為固相，650~850℃區域內會產生熔結。650℃是一個分界線，方解石、石英石、磷石英、赤鐵礦均由固態逐漸變為熔結態。在有Fe₂O₃存在的礦石中，200~300℃時Fe₂O₃礦粒就粘結起來，在煉鐵過程中發生的結塊結疤情況基本上已研究清楚。

我國火法煉銅、煉鐵上已有上千年的歷史，現代的煉鐵往往在配料時，除鐵礦石外，要添加添加劑。如根據鐵礦石的物料性質，加入石灰或硅石，主要目的是改變在熔融狀態下鐵礦在還原過程中的流動性質，防止結塊、結瘤，并且有利于爐中渣和液相鐵的分離。