[发明专利]高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法及装置

说明书

本发明涉及高磷铁矿处理技术领域，提供了一种高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法及装置，所述方法包括造球、氢还原、恒温处理、快速冷却粉碎和磷铁分离。所述装置包括自上而下依次连通设置的还原炉、恒温炉、粉碎炉；还原炉顶部设置装料口，内壁设置电加热单元，还原炉底部连通储氢罐；恒温炉的顶部与还原炉的底部连通，内壁设置电加热单元；粉碎炉的顶部与恒温炉底部连通，粉碎炉底部设置振动筛网，粉碎炉底部连通储氮罐。本发明可实现高磷铁矿中铁和磷的高效分离，分离收集到的金属铁可直接用于炼钢，筛分得到的含磷渣可作为原料用于生产水泥、磷肥、混凝土、陶瓷材料、微晶玻璃、耐火保温纤维等，实现高磷矿的绿色、高效利用。

技术领域

本发明涉及高磷铁矿处理技术领域，特别涉及一种高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法及装置。

背景技术

我国高磷铁矿石占总铁矿资源的10%以上，开发和利用高磷矿是资源战略的必然选择。高炉炼铁过程矿石中的磷基本上全部进入铁水从而对钢材性能产生极大危害，此外炼钢产生的高磷钢渣资源循环使用困难，冶金流程循环使用会造成整个钢铁生产过程中磷的恶性富集，直接用于原料生产磷肥则磷含量太低，限制了其高效使用。因此针对高磷铁矿开发高效提铁除磷技术是实现其高效利用的必然选择。

研究人员已经对高磷铁矿脱磷工艺进行了大量研究并取得了一定成果，目前较热门的脱磷方法有选矿法、微生物法、化学浸出-浮选法等。但由于高磷铁矿复杂的矿物结构，氧化铁晶粒嵌布粒度细，并且与磷灰石、鲕绿泥石相互夹杂分布，呈现层状相同的鲕粒结构，使得现有选矿工艺无法高效实现铁、磷元素的有效分离。微生物脱磷有较好的效果，但由于培养微生物时间较长，且需要较长的脱磷周期限制了该工艺的工业化应用。化学脱磷法结合浮选工艺脱磷，可实现磷元素的脱除，但铁元素富集程度较低，而且处理过程中会产生大量环境问题。由于无法得到有效提铁脱磷的工艺方法，使得我国对于高磷赤铁矿一直没有综合利用。因此，到目前为止研究并开发能够实现工业化应用的高效提铁除磷技术仍是钢铁生产流程亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是至少克服现有技术不足之一，提供了一种高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法及装置，利用高磷矿粉搭配生石灰进行造球，通过严格控制配矿中各组分的比例, 在一定的温控制度下，控制还原过程中铁的聚集和渣相中硅酸钙的晶型转变，确保急冷过程矿石中的磷灰石与炉渣一起粉碎实现磷铁分离，从而为实现高磷铁矿的高效利用提供一种新方法。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法，包括：

S1、造球：将高磷铁矿配入适量膨润土、生石灰或转炉粉尘充分混匀后造球，干燥后焙烧得到成品球团；

S2、氢还原：将焙烧好的成品球团在氢氛围下还原，还原温度为1538-1700℃，还原时间15-20min；

S3、恒温处理：对经步骤S2处理后的炉料在惰性气氛保护下进行恒温处理，恒温处理温度为1100℃-1150℃，处理时间不小于60min，促进硅酸钙的晶型转变；

S4、快速冷却粉碎：经步骤S3处理后的炉料进行快速冷却处理，炉料在20min之内快速冷却到100℃之下；

S5、磷铁分离：对经步骤S4处理后的金属铁和炉渣进行筛分分离。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中，生石灰依据高磷铁矿中磷酸钙的含量进行配比，造球过程中维持碱度3.0-3.5。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，高磷矿中的铁氧化物被还原成金属铁并熔化聚集成大于5mm的金属小颗粒，得到金属化率大于95%的还原炉料。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中，惰性气氛为氮气。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中，快速冷却的方式为：在炉底通入冷却氮气，同时在炉体中设置水冷系统。