[發(fā)明專利]一種強化難處理鐵礦低溫快速還原的多硫鐵鈉添加劑及其應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110273178.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113061715B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 饒明軍;張鑫;李光輝;張樹輝;姜濤;羅駿;彭志偉;陳靖
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C21B13/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種強化難處理鐵礦固態(tài)還原的添加劑及其應(yīng)用：所述添加劑含有Na、Fe、S；添加劑中S的價態(tài)小于0，所述Na、Fe、S以化合物的形式存在。將該添加劑的應(yīng)用方法為：將細粒級的難處理鐵礦與多硫鐵鈉添加劑混勻造塊，所得團塊經(jīng)干燥后，置于還原氣氛中進行高溫焙燒，冷卻后的焙燒產(chǎn)品經(jīng)磨礦、磁選，得到磁性金屬鐵/鐵合金產(chǎn)品和非磁性尾礦。含鈉、鐵、硫的非磁性尾礦可進一步分離回收多硫鐵鈉，實現(xiàn)該添加劑的循環(huán)使用。本發(fā)明的添加劑主要從冶金固廢中獲得，價格低廉，環(huán)境友好，可為難處理鐵礦高效利用提供技術(shù)支撐，具有協(xié)同處置固廢的優(yōu)勢，易于實現(xiàn)工業(yè)化，有著十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強化鐵礦固態(tài)還原的添加劑及其應(yīng)用，特別涉及一種強化難處理鐵礦低溫快速還原的多硫鐵鈉添加劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國鐵礦資源儲量豐富，但具有貧、細、雜等特點，經(jīng)濟可采儲量少，貧礦多、富礦少；伴生礦多，選冶難度大，開發(fā)利用成本高。近年來，固態(tài)還原焙燒-分選工藝因工藝簡單、流程短、運行成本低等優(yōu)勢，在復(fù)雜鐵礦資源的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于后續(xù)物理分選流程對金屬鐵晶粒的尺寸有較高要求，因而在還原焙燒過程中必須實現(xiàn)金屬鐵晶粒的聚集長大，否則將導(dǎo)致分選效果差、有價金屬回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不高等問題。

強化難處理鐵礦固態(tài)還原的手段主要有提高焙燒溫度、延長焙燒時間、配加適宜的添加劑等。

通過提高焙燒溫度來強化還原則勢必會增加能耗，且容易造成物料熔融；延長焙燒時間會降低生產(chǎn)效率，增加能耗；配加適宜的添加劑被認為是最為有效的方法，所開展的研究工作較多，尤其是含鈉、硫等組分的添加劑效果最為顯著。如“鈉鹽改性硼鐵礦及其在難處理含鐵資源還原分選中的應(yīng)用”(申請?zhí)枺?01210191947.6)，將硼鐵礦與一定質(zhì)量配比的硫酸鈉和碳酸鈉混勻后造塊，干燥團塊經(jīng)還原焙燒后，制備得鈉鹽改性硼鐵礦，其在難處理含鐵資源的還原過程中能促進金屬鐵晶粒的聚集長大；“一種用于強化紅土鎳礦還原分選的添加劑”(申請?zhí)枺篊N200810143854.X)，將元明粉、蘇打、硼砂、草酸鈉、腐殖酸鈉按一定質(zhì)量比例與紅土鎳礦混勻、造塊、還原焙燒，所用添加劑在還原過程中能促進鎳、鐵晶粒長大，實現(xiàn)鎳、鐵與雜質(zhì)的高效分離。研究結(jié)果表明，在難處理鐵礦中添加硫酸鈉，可形成Fe-FeS低共熔點化合物，顯著降低體系的軟熔特性溫度。雖然上述添加劑對強化難處理鐵礦固態(tài)還原具有一定作用，但所用添加劑生產(chǎn)工序復(fù)雜或成本較高。

我國已探明的高硫鋁土礦儲量超過5.6億噸，采用拜耳法直接處理高硫礦會增加堿耗、腐蝕設(shè)備，必須進行脫硫處理。采用鐵基脫硫劑去除鋁酸鈉溶液中的硫，脫硫效率可達70％～90％。脫硫渣的主要組分為多硫鐵鈉(NaFeS₂)或水合多硫鐵鈉(NaFeS₂·2H₂O)。此脫硫渣若不進行合理處置會造成環(huán)境污染，因此不少學(xué)者研究了脫硫渣的處理方法。如“基于可再生利用除硫劑的鋁酸鈉溶液除硫和鐵的綜合處理方法”(申請?zhí)枺篊N104591246A)通過氧化脫硫渣將其中的硫元素氧化為硫單質(zhì)，再通過浮選實現(xiàn)硫鐵分離，該方法須在酸性體系中進行，在脫硫渣從拜耳法堿性體系進入酸性氧化體系再返回堿性體系的過程中，會消耗大量酸和堿，另外浮選后硫鐵分離并不完全；“鐵基脫硫渣的再生循環(huán)”(《過程工程學(xué)報》2017,17(6))在堿性體系中氧化脫硫渣，使其中的硫以S₂O₃^2-的形式進入液相，含鐵固相則在脫硫渣再生過程中轉(zhuǎn)化為FeOOH，可返回用于循環(huán)脫硫；“鐵基脫硫渣再生制備鐵酸鈉及其循環(huán)脫硫”(《過程工程學(xué)報》2018,18(6))通過氧化焙燒除去脫硫渣中大部分的硫，通過水浸進一步深度除硫，浸出渣再生合成鐵酸鈉，用于循環(huán)脫硫。以上脫硫渣的處理方法需要在酸性體系、堿性體系或高溫焙燒實現(xiàn)脫硫渣的氧化，再進行鐵硫分離，流程復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。

目前世界范圍內(nèi)80％以上的鉛資源來自于鉛酸電池的回收，火法處理時最為經(jīng)濟有效地處理手段。堿熔法處理時以碳為還原劑、以鐵為固硫劑、以碳酸鈉為助熔劑，每生產(chǎn)一噸鉛會產(chǎn)生300～350kg的脫硫固廢，其主要成分為多硫鐵鈉。堿熔法的主要反應(yīng)為：