[發(fā)明專利]低溫分離高磷鐵礦還原礦中鐵相與富磷渣的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN106222348B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭占成;高金濤;王富強(qiáng);陸陽;鐘怡瑋;郭磊;李沖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及選礦工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種低溫分離高磷鐵礦還原礦中鐵相與富磷渣的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著高品位鐵礦資源的日益消耗，世界范圍內(nèi)的鐵礦儲量逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜的礦物相結(jié)構(gòu)及組成。而我國本身的富鐵品位礦產(chǎn)資源匱乏，卻具有非常豐富的多元素伴生/共生鐵礦資源，諸如高磷赤鐵礦、稀土礦、釩鈦稀土礦、硼鎂礦等，因此急需開發(fā)這些難選、難冶的共生鐵礦資源。

其中，我國的高磷赤鐵礦資源儲量最為豐富，其TFe品位普遍較高(40-50％)，但P含量同樣很高(1％左右)，因此難以大規(guī)模的應(yīng)用于高爐煉鐵—轉(zhuǎn)爐煉鋼流程。與此同時，高磷赤鐵礦的礦物相結(jié)構(gòu)為特殊的鮞粒結(jié)構(gòu)，其中含鐵礦物與脈石礦物緊密結(jié)合，且含磷物相離散的嵌生或浸染于鮞粒結(jié)構(gòu)之中，使其難以通過選礦技術(shù)實現(xiàn)有效的分離。

國內(nèi)外科研工作者對高磷鐵礦資源的開發(fā)利用進(jìn)行了大量的研究，經(jīng)過多年的探索和實踐研發(fā)出了一系列的工藝及方法。其中濕法工藝主要是通過酸浸、堿浸、生物浸出等化學(xué)方法來去除礦中的含磷物相；火法工藝主要是通過煤基直接還原——破碎、磁選以及氣基直接還原——高溫熔分等方法來回收珠鐵或液態(tài)鐵相。

大量理論和實驗研究工作表明，直接還原工藝是處理高磷鐵礦的一種較為可行的工藝，鐵礦中的鐵元素可在較低的溫度下被還原氣體還原成金屬鐵，而磷元素仍以磷灰石形式存在于脈石之中。但關(guān)于金屬鐵與脈石相的分離問題，采用傳統(tǒng)的選礦方法雖能一定程度上實現(xiàn)兩者間的分離，但由于復(fù)雜的礦物相結(jié)構(gòu)使得金屬鐵與脈石的分離一直難以達(dá)到理想的分離效果；采用高溫熔分方法雖能夠?qū)崿F(xiàn)液態(tài)鐵相與渣相的有效分離，但卻需要1550-1600℃的高溫條件，經(jīng)熱力學(xué)及大量實驗結(jié)果驗證磷等雜質(zhì)元素在如此高溫下幾乎全部滲入到液態(tài)鐵相之中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在低于鐵熔點的低溫條件下，將高磷鐵礦還原礦中的渣相與鐵相予以分離，勢必會有效阻止礦中磷等雜質(zhì)元素向鐵基中的滲入，進(jìn)而最大限度的提高鐵相的純度并同時實現(xiàn)磷元素在渣相中的富集。然而，大量理論和試驗研究發(fā)現(xiàn)，低溫渣鐵分離在常規(guī)條件下是不可能實現(xiàn)的。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種低溫超重力分離高磷鐵礦還原礦中鐵相與富磷渣的裝置及方法。

該裝置包括電極加熱裝置、橢圓形加熱爐、加熱爐支撐系統(tǒng)、軸承、傳動軸、調(diào)速電動機(jī)、加熱爐旋轉(zhuǎn)平臺、下水口和多孔陶瓷過濾器；電極加熱裝置從橢圓形加熱爐上方伸入橢圓形加熱爐中，橢圓形加熱爐安置在加熱爐支撐系統(tǒng)上，加熱爐支撐系統(tǒng)通過傳動軸與調(diào)速電動機(jī)相連，加熱爐支撐系統(tǒng)安置在加熱爐旋轉(zhuǎn)平臺上，加熱爐支撐系統(tǒng)和加熱爐旋轉(zhuǎn)平臺之間設(shè)置軸承，橢圓形加熱爐下部設(shè)置下水口，橢圓形加熱爐內(nèi)豎直設(shè)置圓柱形多孔陶瓷過濾器。

其中，調(diào)速電動機(jī)通過連接的傳動軸驅(qū)動橢圓形加熱爐與加熱爐支撐系統(tǒng)在加熱爐旋轉(zhuǎn)平臺上高速旋轉(zhuǎn)，通過離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力驅(qū)動熔融渣相與固態(tài)鐵相間經(jīng)由多孔陶瓷過濾器實現(xiàn)分離。多孔陶瓷過濾器的孔徑為100-700微米。

采用該裝置進(jìn)行低溫分離高磷鐵礦還原礦中鐵相與富磷渣的方法，具體包括步驟如下：

(一)將氣基直接還原后的高磷鐵礦中加入石灰，調(diào)整渣相的堿度至1.0-1.3，然后放入橢圓形加熱爐中升溫至1200-1300℃，使得渣相熔融而鐵相仍保持為固態(tài)；

(二)通過調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動橢圓形加熱爐在水平方向上高速旋轉(zhuǎn)、產(chǎn)生水平向外的超重力場，熔融渣相沿超重力方向移動，經(jīng)由多孔陶瓷過濾器的孔洞流出，并通過下水口排出；而固態(tài)鐵相被截留在多孔陶瓷過濾器靠橢圓形加熱爐中心一側(cè)，最終實現(xiàn)渣相與鐵相的連續(xù)分離。

其中，高磷鐵礦包括低品位含磷赤鐵礦、鮞狀高磷赤鐵礦。步驟(二)中的超重力系數(shù)為300-1000g，分離時間控制在3-5min。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，利用超重力實現(xiàn)了高磷鐵礦還原礦中的渣相與鐵相在低于鐵熔點的低溫條件下的過濾及分離，不僅有效地阻止了礦中磷等雜質(zhì)元素向鐵相中的滲入、最大限度的提高了鐵相的純度，而且將磷元素富集至渣相之中，實現(xiàn)了高磷礦中鐵元素與磷元素的高效分離。經(jīng)大量試驗證明發(fā)現(xiàn)經(jīng)超重力低溫分離后可以同時得到MFe含量高于97％、P含量低于0.1％的鐵相，以及富含磷元素的渣相。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的低溫分離高磷鐵礦還原礦中鐵相與富磷渣的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。