用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉及其制法和应用

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2021-11-18 13:41:22

权利要求

1.用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将细碎难选铁矿石用一段高压辊磨机进行一段粉碎，一段粉碎产物通过一段振动筛进行筛分，一段筛上产物继续返回一段高压辊磨机进行粉碎；

所述的细碎难选铁矿石包含的元素及各个元素的质量百分比为：TFe 35～55％，SiO230～60％，Al2O3 0.5～5％，CaO 1～8％，MgO 3～5％，余量为氧及其他杂质组分；细碎难选铁矿石的粒度为12mm以内；

(2)一段筛下产物进入二段高压辊磨机进行二段粉碎，二段粉碎产物通过二段振动筛进行筛分，二段筛上产物继续返回二段高压辊磨机进行粉碎；二段筛下产物即为用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉。

2.根据权利要求1所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，一段振动筛的筛孔为：4～6mm，振动频率为15Hz。

3.根据权利要求1所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，一段高压辊磨机的辊压力为20～30MPa，压辊转速为20～25rpm。

4.根据权利要求1所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，二段高压辊磨机的辊压力为15～20MPa，压辊转速为10～15rpm，辊间距2～4mm。

5.根据权利要求1所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，二段振动筛的筛孔为：1mm或0.5mm。

6.用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的制备方法制得；其粒度为1mm以内或0.5mm以内，且相较于常规粉碎技术，难选铁矿石粉比表面积提高30～50％。

7.权利要求6所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的应用，其特征在于，将用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉应用于悬浮磁化焙烧，具体的方法包括以下步骤：

将用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉加入悬浮磁化焙烧系统进行悬浮磁化焙烧，得到悬浮磁化焙烧后产物。

8.根据权利要求7所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的应用，其特征在于，悬浮磁化焙烧温度为500～600℃，还原时间为10～30min。

9.根据权利要求7所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的应用，其特征在于，悬浮磁化焙烧采用的还原性气体为CO与N2组成的混合气体，混合气体中CO的体积百分比为25～40％，余量为N2；给入还原室的还原气体表观流速为0.3～0.7m/s。

10.根据权利要求7所述的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的应用，其特征在于，将悬浮焙烧后产物经过湿式弱磁分选，得到磁选精矿和尾矿；湿式弱磁分选的磁场强度为80～120kA/m，获得的磁选精矿中TFe含量≥45％，回收率≥85％。

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉及其制法和应用。

背景技术

针对我国复杂难选铁矿石开发利用效率低的问题，很多学者进行了技术攻关。其中，一种“预热-蓄热还原-再氧化”多段悬浮磁化焙烧工艺(专利：CN106868292A)，形成了非均质矿石颗粒悬浮态控制、蓄热式高效低温还原、冷却过程铁物相精准调控与余热同步回收等成套核心技术及装备，建成了千吨级复杂难选铁矿石悬浮磁化焙烧-高效分选半工业试验平台，并实现工业化应用(参考文献：难选铁矿石流态化磁化焙烧研究新进展)。但是，这种方法目前面临原料制备流程复杂的问题，并且通过磨矿制备的物料在进入悬浮磁化焙烧系统前需要过滤干燥处理，进一步了增加了企业成本。因此，需要提供一种用于悬浮磁化焙烧的合格原料解决这种问题。

目前矿物加工领域主要通过破碎机和球磨机制备后续分选合格原料，如专利CN105268532A涉及一种联合碎磨工艺，该发明提出细碎-筛分-磨矿的工艺制备适宜分选的原料，降低了入磨粒度，生成了大量的微裂纹。但该方法通过传统的磨矿实现物料粉碎，依然存在着能耗高、磨矿效率低等问题，专利CN102085491A提出一种四段破碎两次筛分高压辊磨机破碎工艺，原矿经过粗破、中破后筛分，筛上产品给入细碎作业，筛下产品给入高压辊磨。该工艺一定程度上降低了粉碎能耗，提高了磨机生产能力。但其缺点在于流程比较复杂，粉碎产物指标不稳定。因此，亟需研发一种流程短、能耗低的悬浮磁化焙烧合格原料制备新方法。

发明内容

针对现有粉碎技术存在的上述不足，本发明的主要目的是克服粉碎工艺流程复杂、能耗高、磨矿效率低等问题，提供一种用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉及其制法和应用，该技术可行、经济合理，是一种悬浮磁化焙烧合格原料制备的方法。

本发明的对难选铁矿石采用两段串联高压辊磨干式制粉，将制备的难选铁矿石粉用于悬浮磁化焙烧，具体的难选铁矿石采用两段串联高压辊磨干式制粉是以选矿厂细碎难选铁矿石为原料，采用两段串联高压辊磨进行干式制粉，得到制备悬浮磁化焙烧合格难选铁矿石粉原料。将合格难选铁矿石粉原料在还原气体氛围下进行悬浮磁化焙烧，焙烧产物经过磨矿磁选得到铁精矿。采用该方法制备悬浮焙烧物料，在矿石晶界形成较多微裂纹，弱化了矿石强度并提高了悬浮磁化焙烧过程反应速率。同时，两段串联高压辊磨干式制粉的产品给入悬浮磁化焙烧系统前无需进行脱水干燥作业，简化了试验流程，降低了生产成本。

一种用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)将细碎难选铁矿石用一段高压辊磨机进行一段粉碎，一段粉碎产物通过一段振动筛进行筛分，一段筛上产物继续返回一段高压辊磨机进行粉碎；

所述的细碎难选铁矿石包含的元素及各个元素的质量百分比为：TFe 35～55％，SiO2 30～60％，Al2O3 0.5～5％，CaO 1～8％，MgO 3～5％，余量为氧及其他杂质组分；细碎难选铁矿石的粒度为12mm以内。

所述的步骤(1)中，细碎难选铁矿石是将难选铁矿石经过粗碎、中碎、细碎，得到细碎难选铁矿石。

所述的步骤(1)中，一段振动筛的筛孔为：4～6mm，振动频率为15Hz。

所述的步骤(1)中，一段高压辊磨机的辊压力为20～30MPa，压辊转速为20～25rpm。

所述的步骤(2)中，一段筛下产物的粒度至少小于6mm。

所述的步骤(2)中，二段高压辊磨机的辊压力为15～20MPa，压辊转速为10～15rpm，辊间距2～4mm。

所述的步骤(2)中，二段振动筛的筛孔为：1mm或0.5mm。

一种用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉，采用上述制备方法制得；其粒度为1mm以内或0.5mm以内，且相较于常规粉碎技术，难选铁矿石粉比表面积提高30～50％，致使矿物内部微裂纹密度大，可显著增强悬浮磁化焙烧反应速率。

本发明的用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉的应用，为应用于悬浮磁化焙烧，具体的方法包括以下步骤：

将用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉加入悬浮磁化焙烧系统进行悬浮磁化焙烧，得到悬浮磁化焙烧后产物。

上述方法中，悬浮磁化焙烧温度为500～600℃，还原时间为10～30min。

上述方法中，悬浮磁化焙烧采用的还原性气体为CO与N2组成的混合气体，混合气体中CO的体积百分比为25～40％，余量为N2；给入还原室的还原气体表观流速为0.3～0.7m/s。

将悬浮焙烧后产物经过湿式弱磁分选，得到磁选精矿和尾矿。

上述方法中，湿式弱磁分选的磁场强度为80～120kA/m，获得的磁选精矿中TFe含量≥45％，回收率≥85％。

本发明的一种用于悬浮磁化焙烧的难选铁矿石粉及其制法和应用，其基本原理是：

高压辊磨作为一种单位能耗低、处理能力大，粉碎产物均匀、占地面积小等优点的粉碎设备，逐渐成为多碎少磨技术的发展趋势。高压辊磨实施的是准静压料层粉碎，颗粒本身就可以充当传压介质。当料层收到挤压时，颗粒之间相互挤压产生的巨大压力导致颗粒破碎或者变形，选择性破碎效果明显。高压辊磨产品中内部微裂纹发育更充分，物料在悬浮磁化焙烧系统内进行还原焙烧时，还原气体与矿物充分接触，提升了磁化焙烧反应速率。此外，高压辊磨产物粒度分布较为均匀，致使物料在悬浮磁化焙烧系统中传质传热迅速，气固接触效率高，颗粒之间受热均匀，进一步强化悬浮磁化焙烧反应效果。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)现有常规粉碎技术流程复杂、能耗高、生产成本高，本发明采用两段高压辊磨干式制粉技术，无需采用湿式磨矿，省去过滤干燥等工序，简化粉碎流程，可直接为悬浮磁化焙烧系统制备合格原料；(2)基于高压辊磨层压粉碎的技术原理，粉碎产物内部微裂纹发育充分，在悬浮磁化焙烧过程中还原气体与矿石充分接触，提高了磁化焙烧反应速率，并进一步强化悬浮磁化焙烧效果。

附图说明

图1为一种难选铁矿石进行两段串联高压辊磨干式制粉—用于悬浮磁化焙烧的方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合工艺流程图与实施例对本发明作进一步的详细描述，工艺流程示意图如图1所示，所列出的实施例是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种难选铁矿石进行两段串联高压辊磨干式制粉—用于悬浮磁化焙烧的方法，包括以下步骤：

将难选铁矿石进行粗碎、中碎和细碎，粗碎后的难选铁矿石粒径为50-75mm，中碎后的难选铁矿石粒径为30-50mm，得到的细碎难选铁矿石粒度为12mm以内；

所使用的细碎难选铁矿石含有的成分及各个成分按质量百分比为：TFe 39.02％，FeO 11.16％，SiO2 37.22％，Al2O3 2.19％，CaO 1.93％，MgO 3.13％，P 0.014％，S0.82％，余量为氧及其他杂质组分；

将细碎难选铁矿石给入一段高压辊磨进行粉碎，一段高压辊磨机的辊压力为20MPa，压辊转速为20rpm；一段高压辊磨产品粒度为-6mm；一段粉碎产物通过6mm一段振动筛，振动频率为15Hz，一段筛上产物返回一段高压辊磨机继续粉碎，一段筛下产物给入二段高压辊磨机进行粉碎；二段高压辊磨机的辊压力为15MPa，压辊转速为20rpm，辊间距4mm。

二段高压辊磨后的二段粉碎产物通过1mm二段振动筛进行筛分，二段筛上产物返回二段高压辊磨机继续粉碎，二段筛下产物即为合格的悬浮磁化焙烧系统原料；

将两段高压辊磨后的合格的悬浮磁化焙烧系统原料给入悬浮磁化焙烧炉内，通入还原性气体进行悬浮磁化焙烧；还原气体为CO和N2组成的混合气体，CO体积百分比为30％，余量为N2，气体表观流速为0.50m/s；悬浮磁化焙烧温度为500℃，还原时间20min；

将悬浮焙烧后产物经冷却后，给入湿式弱磁磁选机进行分选，磁场强度为80kA/m，获得的磁选精矿中TFe品位65.02％，回收率为86.72％。

实施例2

一种难选铁矿石进行两段串联高压辊磨干式制粉—用于悬浮磁化焙烧的方法，所使用的含细碎难选铁矿石含有的成分及各个成分按质量百分比为TFe 47.37％，FeO15.23％，SiO2 33.22％，Al2O3 1.639％，CaO 1.17％，MgO 3.54％，P 0.10％，S 0.53％，余量为氧及其他杂质组分；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)一段高压辊磨产品粒度为-4mm；采用的一段振动筛的粒径为4mm。

(2)悬浮磁化焙烧中，通入的还原气体中，CO体积百分比为25％，余量为N2，气体表观流速为0.3m/s；还原温度为550℃，还原时间15min。

(3)湿式弱磁分选的磁场强度为100kA/m，磁选精矿中TFe品位为67.23％，回收率为89.35％。

实施例3

一种难选铁矿石进行两段串联高压辊磨干式制粉—用于悬浮磁化焙烧的方法，所使用的细碎难选铁矿石含有的成分及各个成分按质量百分比为TFe 51.7％，FeO 21.35％，SiO2 30.22％，Al2O3 1.75％，CaO 3.95％，MgO 3.03％，P 0.08％，S 0.80％，余量为氧及其他杂质组分；细碎难选铁矿石粒度为-5mm；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)悬浮磁化焙烧中，通入的还原气体中，CO体积百分比为35％，余量为N2，气体表观流速为0.6m/s；还原温度为520℃，还原时间30min。

(2)湿式弱磁分选的磁场强度为120kA/m，磁选精矿中TFe品位为67.56％，回收率为90.85％。

对比例1

采用实施例1的细碎难选铁矿石；

将细碎难选铁矿石给入一段高压辊磨进行粉碎，一段粉碎产物通过4mm一段振动筛，一段筛上产物返回一段高压辊磨机继续粉碎，一段筛下产物给入溢流型球磨机进行磨矿作业，磨矿时间10min，磨矿浓度70％；磨矿产品经过滤干燥后给入悬浮磁化焙烧系统；

将磨矿产品给入悬浮磁化焙烧炉内，通入还原性气体进行悬浮磁化焙烧；还原气体为CO和N2组成的混合气体，CO体积百分比为30％，余量为N2，气体表观流速为0.50m/s；还原温度为500℃，还原时间20min；

还原产物经冷却后，给入湿式弱磁磁选机进行分选，磁场强度为80kA/m，获得的磁选精矿中TFe品位62.75％，回收率为84.43％；说明采用一段高压辊磨和球磨的结合，相比于本发明的两段高压辊磨，矿石解离不充分，导致磁选精矿品位低，并且球磨磨矿产品在给入悬浮磁化焙烧系统前需要过滤干燥，流程比较复杂。

对比例2

采用实施例1的细碎难选铁矿石；

将细碎难选铁矿石给入一段高压辊磨进行粉碎，一段粉碎产物通过6mm一段振动筛，一段筛上产物返回一段高压辊磨机继续粉碎，一段筛下产物给入卧式辊磨机进行粉碎；卧式辊磨机产品通过1mm二段振动筛进行筛分，二段筛上产物返回卧式辊磨机继续粉碎，二段筛上产物即为合格的悬浮磁化焙烧系统原料；

将卧式辊磨机产物给入悬浮磁化焙烧炉内，通入还原性气体进行悬浮磁化焙烧；还原气体为CO和N2组成的混合气体，CO体积百分比为30％，余量为N2，气体表观流速为0.50m/s；还原温度为500℃，还原时间20min；