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CN111872402A - 一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法 - Google Patents

一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法 Download PDF

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赵家鲁
朱盼星
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张萍
孙浩
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Abstract

本发明公开了一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，以含铁冶炼渣为原料，经过多道次湿法磨选、烘干、干选等工艺生产出全铁TFe≥92%、金属铁MFe≥85%的湿磨铁粉，可应用于化工用还原剂、冶金用包芯线等领域；主要副产品尾泥，可以作为烧结配矿、水泥熟料的原材料使用。以湿磨铁粉为原料，经过精还原、破碎、干选、合批等工艺生产出全铁TFe≥98%的还原铁粉，可应用于焊接材料、有色金属冶炼等领域。该生产方法具有生产效率高、回收率高、产品附加值高，以及无“三废”排放等优点。

Description

一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法
技术领域
本发明属于对冶炼渣提铁利用技术领域，特别涉及一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法。
背景技术
传统的铅锌冶炼厂、钢铁厂等更加注重对冶炼渣中的重金属、有色金属的回收，而对含铁量较高的冶炼渣通常采取露天堆放、廉价外卖等方法处理，造成二次污染、资源浪费。目前工业上采用转炉污泥生产化工用铁粉，氧化铁皮或铁精矿粉生产粉末冶金用、焊材用还原铁粉等，利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉，可使这种冶炼渣资源利用最大化及有益补充铁粉的制备方法。
目前已公知的专利方法，如中国专利公开号为CN 110180674 A公开了一种利用锌窑渣制备还原铁粉及银精矿的工艺方法，其采用某种锌窑渣为原料，经球磨、超声、浮选等处理得到粗铁粉等，粗铁粉再经过球磨、超声、磁选等处理得到还原铁粉，该方法虽然回收率高，但生产效率不高，并且粗选使用了多种药剂，增加了污水处理难度和成本；中国专利公开号为CN 106319209 A公开了一种转底炉处理铅锌渣提铁工艺，其主要工艺为配料—压团，转底炉直接还原，磨矿磁选等，虽可以有效提取金属铁，但需加入多种添加剂，且设备投入大；中国专利公开号为CN 107470016 B公开了一种以锌窑渣为原料制备化工铁粉的方法，其主要包括原料准备、磨选、烘干、干选等工艺，该方法需多次采用摇床重选，导致生产效率较低。
发明内容
针对目前利用含铁冶炼渣的有效利用率低、生产效率低、产品附加值低等问题，本发明提供一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，可以较好地综合解决上述问题。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，包括以下步骤：
(1)多道次湿法磨选：将含铁冶炼渣原料依次送入筒式球磨机、螺旋分选机分别进行湿法球磨、重力分级，密度比水重的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级，密度不大于水的物料分散在水中经过滤得到主要副产品尾泥；
(2)烘干：将步骤(1)所得比重高的湿料进行烘干，得到粉料；
(3)干选：将步骤(2)烘干后的粉料依次进行筛分、磁选后，得到湿磨铁粉；
(4)精还原：将步骤(3)得到的湿磨铁粉投入还原炉中进行精还原，得到板结状铁粉块；
(5)破碎：将步骤(4)得到的板结状铁粉块进行破碎；
(6)干选：将步骤(5)得到的粉料依次进行筛分、磁选；
(7)合批：将步骤(6)磁选后得到的粉料送入混料机进行合批，得到还原铁粉。
按上述方案，所述含铁冶炼渣的范围包括铅锌等有色金属冶炼渣、高炉炼铁锌窑渣等钢铁冶炼渣，一般要求冶炼渣的金属(单质)铁含量≥20％。
按上述方案，步骤(1)中，湿法球磨、重力分级的总道次一般为3-6次，磨选设备间(即筒式球磨机、螺旋分选机之间)可以采用串联方式连接，以实现连续化作业；其中，湿法球磨工艺中，球磨介质为工业水、研磨球直径5-15mm、球料比3-5:1、磨料时间30-50min。
按上述方案，步骤(1)中，主要副产品尾泥可以作为烧结配矿、水泥熟料的原材料等使用。
按上述方案，步骤(2)中，烘干温度350-550℃。
按上述方案，步骤(3)中，筛分采用的筛网目数为20-100目，磁选的磁场强度为150-400mT，干选的主要目的是去除粗颗粒、杂质，得到的湿磨铁粉满足全铁TFe≥92％、金属铁MFe≥85％，可应用于化工用还原剂、冶金用包芯线等领域。
按上述方案，步骤(4)中，采用的还原炉为钢带式还原炉，还原温度850-950℃、还原气氛为纯氢或氨分解氢气、气体流量为30-80m3/hr、进料速度为0.5-2吨/小时。
按上述方案，步骤(5)中，对板结状铁粉块进行破碎，破碎过程产生的灰尘被除尘器收集形成副产品除尘灰，可以作为烧结配矿使用。
按上述方案，步骤(6)中，筛分采用的筛网目数为20-200目，磁选的磁场强度为100-300mT，磁选的目的是进一步去除杂质。
按上述方案，步骤(7)中，得到的还原铁粉满足全铁TFe≥98％，可应用于焊接材料、有色金属冶炼等领域。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明对原料的铁品位要求低，且主副产品均可充分应用，提高了原料的有效利用率；采用湿法球磨将颗粒表面物质剥离掉，再通过螺旋分选机重力分级的方法将颗粒表面物质与芯部物质高效分离，因此无需使用多种添加剂，并且实现连续生产作业，大幅提高生产效率；主产品湿磨铁粉和还原铁粉比现有方法制备的铁品位更高、稳定性更好，因而产品售价更高、附加值更高。
2、本发明所述方法获得产品回收率高，主产品为不同品位的湿磨铁粉、还原铁粉，副产品包括湿法提纯产生的尾泥及干法提纯产生的除尘灰；产品附加值高，应用领域广，主产品由原来的配矿、化工原料等领域延伸至钢铁冶炼用包芯线、焊接材料、有色金属冶炼等领域，副产品可作为建筑材料、烧结配矿的原材料使用；
3、本发明采用的含铁冶炼渣原料来源广，包括铅锌等有色金属冶炼渣、高炉炼铁锌窑渣等钢铁冶炼渣，获得相对容易、便宜；
4、本发明所述方法生产环保化，整个生产过程无固废、液废、气废等“三废”排放；同时兼具工艺相对简单、生产效率高、经济效益好等优点，因而推广应用价值较高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明。
图1为实施例1的流程图。
图2为实施例2的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，步骤如下：
(1)多道次湿法磨选：将含铁冶炼渣原料依次送入筒式球磨机、螺旋分选机分别进行湿法球磨、重力分级，再依次送入下一道次湿磨、分级，磨选设备间以串联方式连接，可实现连续化作业。其中，含铁冶炼渣的范围包括铅锌等有色金属冶炼渣、高炉炼铁锌窑渣等钢铁冶炼渣，从经济效益角度上要求冶炼渣中的金属(单质)铁含量≥20％；球磨介质为工业水、研磨球直径5-15mm、球料比3-5:1、磨料时间30-50min；湿磨-分级的总道次一般为3-6次；原料在湿法球磨时，颗粒表层和芯部被剥离分开，分别形成比重低和比重高的物料，送入螺旋分选机后，每一道次螺旋分选机中的比重低的物料分散水中被泵抽至沉淀池中，再经过滤得到副产品尾泥，可以作为烧结配矿、水泥熟料的原材料使用；比重高的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级；
(2)烘干：将步骤(1)多道次湿法磨选出的比重高的湿料送入窑炉中烘干，烘干温度350-550℃。
(3)干选：将步骤(2)烘干后的粉料依次进行筛分(筛网目数为20-100目)、磁选(磁场强度150-400mT)，分别去除粗颗粒和杂质后，得到全铁TFe≥92％、金属铁MFe≥85％的湿磨铁粉，可应用于化工用还原剂、冶金用包芯线等领域。
(4)精还原：将步骤(3)得到的还原用铁粉投入钢带式还原炉中精还原，还原温度850-950℃、还原气氛为纯氢或氨分解氢气、气体流量为30-80m3/hr、进料速度为0.5-2吨/小时。
(5)破碎：将步骤(4)得到的板结状铁粉块进行破碎，破碎过程产生的灰尘被除尘器收集形成副产品除尘灰，可以作为烧结配矿使用。
(6)干选：将步骤(5)得到的粉料依次进行筛分、磁选，其中筛网目数为20-200目、磁场强度100-300mT。
(7)合批：将步骤(6)磁选后得到的粉料送入混料机进行混料、合批，得到全铁TFe≥98％的还原铁粉，可应用于焊接材料、有色金属冶炼等领域。
下述实施例中，全铁、金属铁按GB/T 223·7铁粉中铁含量的测定——重铬酸钾滴定法的规定检测。
实施例1
一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉的方法，具体步骤如下：
选用某种锌窑渣为原料，其主要成分全铁为37％、金属铁为25％；然后进行连续湿法球磨，球磨介质为工业水、研磨球直径10mm、球料比5:1、磨料时间50min；接着进行重力分级，密度比水重的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级，密度不大于水的物料分散在水中经过滤得到主要副产品尾泥；将经过第4道次球磨、重选出的密度比水重的物料送入窑炉中烘干，烘干温度450℃；将烘干后的粉料依次送入旋振筛、磁选机中筛分(筛网目数为20目)、磁选(磁场强度300mT)，去除粗颗粒和杂质后，得到湿磨铁粉。
经检测，所得湿磨铁粉的全铁为92.5％、金属铁为85.8％，可作为化工用金属还原剂。
另外，每一道次螺旋分选机中的比重低的物料均被抽至沉淀中，再经过滤得到副产品尾泥，可作为水泥熟料的原材料使用。
实施例2
一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，步骤如下：
(1)选用某铅锌冶炼渣为原料，其主要成分全铁为51％；然后进行连续湿法球磨，球磨介质为工业水、研磨球直径10mm、球料比4:1、磨料时间40min；接着进行重力分级，密度比水重的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级，密度不大于水的物料分散在水中经过滤得到主要副产品尾泥；将经过第5道次球磨、密度比水重的物料送入窑炉中烘干，烘干温度470℃；将烘干后的粉料依次送入旋振筛、磁选机中筛分、磁选，筛网目数为40目、磁场强度400mT，去除粗颗粒和杂质后，得到湿磨铁粉，经检测全铁含量为95.5％、金属铁为90.5％。
(2)将以上得到湿磨铁粉送入钢带式还原炉中精还原，还原温度950℃、还原气氛为纯氢(纯度99％)、氢气流量为70m3/hr、进料速度为0.75吨/小时；再将板结状铁粉块进行破碎(其中，破碎过程产生的灰尘被除尘器收集形成副产品除尘灰，可以作为烧结配矿使用)，破碎所得粉料筛分(80目筛网)、磁选(磁场强度260mT)、合批，得到还原铁粉，经检测全铁含量为98.05％，可应用于有色金属冶炼行业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）多道次湿法磨选：将含铁冶炼渣原料依次送入球磨机、螺旋分选机分别进行湿法球磨、重力分级，密度比水重的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级，密度不大于水的物料分散在水中经过滤得到主要副产品尾泥；
（2）烘干：将步骤（1）所得比重高的物料进行烘干，得到粉料；
（3）干选：将步骤（2）烘干后的粉料依次进行筛分、磁选后，得到全铁TFe≥92%、金属铁MFe≥85%的湿磨铁粉。
2.根据权利要求1所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉的方法，其特征在于所述含铁冶炼渣的范围包括有色金属冶炼渣、钢铁冶炼渣，要求冶炼渣的金属单质铁含量≥20%。
3.根据权利要求1所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉的方法，其特征在于步骤（1）中，湿法球磨、重力分级的总道次一般为3-6次；其中，湿法球磨工艺中，球磨介质为水、研磨球直径5-15mm、球料比3-5:1、磨料时间30-50min。
4.根据权利要求1所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉的方法，其特征在于步骤（2）中，烘干温度350-550℃；步骤（3）中，筛分的目数为20-100目，磁选强度为150-400mT。
5.一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）多道次湿法磨选：将含铁冶炼渣原料依次送入球磨机、分选机分别进行湿法球磨、重力分级，密度比水重的物料下沉至螺旋推杆上被送入下一道次湿法球磨、重力分级，密度不大于水的物料分散在水中经过滤得到主要副产品尾泥；
（2）烘干：将步骤（1）所得比重高的湿料进行烘干，得到粉料；
（3）干选：将步骤（2）烘干后的粉料依次进行筛分、磁选后，得到全铁TFe≥92%、金属铁MFe≥85%的湿磨铁粉；
（4）精还原：将步骤（3）得到的湿磨铁粉投入还原炉中进行精还原，得到板结状铁粉块；
（5）破碎：将步骤（4）得到的板结状铁粉块进行破碎；
（6）干选：将步骤（5）得到的粉料依次进行筛分、磁选；
（7）合批：将步骤（6）磁选后得到的粉料送入混料机进行合批，得到全铁TFe≥98%的还原铁粉。
6.根据权利要求5所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于所述含铁冶炼渣的范围包括有色金属冶炼渣、钢铁冶炼渣，要求冶炼渣的金属单质铁含量≥20%。
7.根据权利要求5所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于步骤（1）中，湿法球磨、重力分级的总道次为3-6次；其中，湿法球磨工艺中，球磨介质为水、研磨球直径5-15mm、球料比3-5:1、磨料时间30-50min。
8.根据权利要求5所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于步骤（2）中，烘干温度350-550℃；步骤（3）中，筛分采用的筛网目数为20-100目，磁选的磁场强度150-400mT。
9.根据权利要求5所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于步骤（4）中，采用的还原炉为钢带式还原炉，还原温度850-950℃、还原气氛为纯氢或氨分解氢气、气体流量为30-80m3/hr、进料速度为0.5-2吨/小时。
10.根据权利要求5所述的一种利用含铁冶炼渣生产湿磨铁粉及还原铁粉的方法，其特征在于步骤（6）中，筛分采用的筛网目数为20-200目，磁选的磁场强度为100-300mT。
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