本發(fā)明涉及一種冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用低品位復(fù)雜鐵礦制備碳化鐵的方法。

背景技術(shù)：

我國鐵礦資源豐富，其儲(chǔ)量約為150億t。雖然我國鐵礦資源豐富，但是與其它含鐵礦資源豐富的國家相比，我國鐵礦資源：①貧礦多富礦少，其中97.5％的鐵礦為貧鐵礦，大部分鐵礦石的鐵品位在25-35％之間；②礦石類型和成分復(fù)雜，其中占18.0％的赤鐵礦石，占3.4％的菱鐵礦石，占2.3％的褐鐵礦石，占1.1％的鏡鐵礦石和占5.3％的混合礦石等五種類型礦石，由于選別性能差，其貧礦多數(shù)尚未被利用。我國作為鋼鐵大國，70％以上的鐵礦石依賴進(jìn)口，這嚴(yán)重制約了我國鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，如能高效開發(fā)利用這些貧鐵礦，可緩解我國鐵礦資源短缺的壓力，對(duì)我國鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

碳化鐵是一種電爐煉鋼用的原料，它具有不自燃、二次氧化不敏感、氧化鐵含量低、制備過程能耗低、碳含量高可大幅降低電爐電耗等優(yōu)點(diǎn)。因此，碳化鐵是一種優(yōu)質(zhì)的電爐爐料。由于電爐爐料的脈石含量高會(huì)導(dǎo)致其煉鋼過程電耗極大增加，因此目前碳化鐵制備只能利用高品位的鐵礦石。但是我國的富礦資源少，只占鐵礦儲(chǔ)量的2.5％。因此，如能利用低品位鐵礦制備出高品位碳化鐵，這不僅有望大幅促進(jìn)我國低品位鐵礦資源的高效開發(fā)利用，而且可以為我國鋼鐵行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的煉鋼原料。

目前國內(nèi)外碳化鐵的制備方法主要包括以下方法：

傳統(tǒng)的碳化鐵制備方法是以高品位的鐵礦石為原料，以co、co2和h2的混合氣體或ch4和h2的混合氣體為滲碳?xì)怏w，在550-850℃之間和流化床中進(jìn)行滲碳得到碳化鐵粉。

將高品位鐵礦粉制備成團(tuán)塊，團(tuán)塊在900°左右焙燒一段時(shí)間，再以co、co2和h2的混合氣體或ch4和h2的混合氣體為滲碳?xì)怏w，在550-850℃之間進(jìn)行滲碳制備得到含有碳化鐵的團(tuán)塊。

現(xiàn)有的滲碳技術(shù)是將高品位的鐵礦粉或鐵礦團(tuán)塊，在co、co2和h2的混合氣體或ch4和h2的混合氣體中和550-850℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行滲碳，其中的鐵礦物轉(zhuǎn)化為碳化鐵，而脈石的物相組成不變，礦石中含有的脈石最終會(huì)存在于碳化鐵中一起加入到電爐中進(jìn)行煉鋼。而脈石含量增加會(huì)大大增加電爐煉鋼過程的電耗，因此傳統(tǒng)制備碳化鐵的方法只能以高品位鐵礦石為原料，無法以低品位鐵礦石為原料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠利用低品位復(fù)雜鐵礦為原料制備碳化鐵的方法，高效快捷，成本低廉，節(jié)能環(huán)保。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為采用一種利用低品位復(fù)雜鐵礦制備碳化鐵的方法，包括：

將低品位復(fù)雜鐵礦與粘結(jié)劑混合均勻，并制成造球料；

將所述造球料造生球并干燥后進(jìn)行焙燒，得到滲碳用球團(tuán)；

將所述滲碳用球團(tuán)在co+co2+h2或ch4+h2氣體中進(jìn)行滲碳、惰性氣氛中冷卻，得到滲碳后球團(tuán)；

將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選、干燥得到碳化鐵。

優(yōu)選的，制成造球料具體包括：

在所述低品位復(fù)雜鐵礦與粘結(jié)劑混合時(shí)加水，混合均勻，得到造球料。

優(yōu)選的，所述的低品位復(fù)雜鐵礦為鐵品位較低的菱鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、高鋁鐵礦、磁鐵礦和鏡鐵礦中的一種或多種；

優(yōu)選的，所述的粘結(jié)劑為膨潤土或消石灰；

優(yōu)選的，所述的粘結(jié)劑用量范圍為0-3％；

優(yōu)選的，所述生球直徑為8-16mm。

優(yōu)選的，將所述造球料造生球并干燥后進(jìn)行焙燒具體為：干球在氧化性、中性或還原性氣氛中，于900-1100℃下焙燒5-30min。

優(yōu)選的，所述滲碳的溫度為550-850℃、滲碳時(shí)間為30-300min。

優(yōu)選的，所述滲碳使用的氣體co+co2+h2中co：co2：h2體積比為(50～100)：(0～30)：(0～20)；

或所述ch4+h2中ch4：h2體積比為(10～100)：(0～90)。

優(yōu)選的，所述將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選具體為：

滲碳后的球團(tuán)破碎到粒度小于1mm后進(jìn)行濕式球磨，然后在磁選機(jī)中進(jìn)行濕式磁選；

所訴磁選過程的磁場(chǎng)強(qiáng)度為50～200mt。

本法明提供了一種利用低品位復(fù)雜鐵礦制備碳化鐵的方法，其中鐵礦球團(tuán)滲碳后，通過濕式球磨可實(shí)現(xiàn)碳化鐵和脈石的解離，再通過濕式磁選可以有效分離碳化鐵和脈石，得到高品位的碳化鐵，這可以顯著降低制備碳化鐵所需原料的鐵品位限制，極大的擴(kuò)大碳化鐵原料的來源。另外，本發(fā)明以低品位復(fù)雜鐵礦為原料，通過高溫固結(jié)、滲碳、濕式球磨和磁選后可提純碳化鐵，得到優(yōu)質(zhì)的附加值較高的煉鋼用原料(碳化鐵)，其附加值均高于傳統(tǒng)方法用低品位復(fù)雜鐵礦制備的鐵精礦或還原鐵粉的附加值，這可極大促進(jìn)低品位復(fù)雜鐵礦鐵的高效利用。除此以外，本發(fā)明可以有效提高碳化鐵的品位，降低以碳化鐵為原料的電爐煉鋼過程電耗。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的技術(shù)方案為采用一種利用低品位復(fù)雜鐵礦制備碳化鐵的方法，包括：

將低品位復(fù)雜鐵礦與粘結(jié)劑混合均勻，并制成造球料；

將所述造球料造生球并干燥后進(jìn)行焙燒，得到滲碳用球團(tuán)；

將所述滲碳用球團(tuán)在co+co2+h2或ch4+h2氣體中進(jìn)行滲碳、惰性氣氛中冷卻，得到滲碳后球團(tuán)；

將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選、干燥得到碳化鐵。

為了更好的將低品位的復(fù)雜鐵礦制備碳化鐵，首先將原料和粘結(jié)劑進(jìn)行混合，制成造球料具體包括，在所述低品位復(fù)雜鐵礦與粘結(jié)劑混合時(shí)加水，混合均勻，得到造球料。加水的量以造球料在造球過程容易成球?yàn)榛鶞?zhǔn)。

按照本發(fā)明，所述的低品位復(fù)雜鐵礦為鐵品位較低的菱鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、高鋁鐵礦、磁鐵礦和鏡鐵礦中的一種或多種。所述的粘結(jié)劑為膨潤土或消石灰。

優(yōu)選的，所述的粘結(jié)劑用量范圍為0-3％，更優(yōu)選為1.5～3％，最優(yōu)選為1.8％～3％。所述生球直徑為8-16mm。

制備球團(tuán)后，對(duì)球團(tuán)進(jìn)行焙燒，將所述造球料造生球并干燥后進(jìn)行焙燒具體為：干球在氧化性、中性或還原性氣氛中，于900-1100℃下焙燒5-30min。所述滲碳的溫度為550-850℃、滲碳時(shí)間為30-300min。

優(yōu)選的，所述滲碳使用的氣體co+co2+h2中co：co2：h2體積比為(50～100)：(0～30)：(0～20)，更優(yōu)選為(55～80)：(10～25)：(5～20)，最優(yōu)選為(60～65)：(15～20)：(10～20)。

或所述ch4+h2中ch4：h2體積比為(10～100)：(0～90)，更優(yōu)選為(20～70)：(10～60)，最優(yōu)選為(40～60)：(40～60)。

滲碳后，球團(tuán)中的鐵與碳形成碳化鐵，再通過濕式球磨和濕式磁選進(jìn)行分離，所述將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選具體為：

滲碳后的球團(tuán)破碎到粒度小于1mm后進(jìn)行濕式球磨，然后在磁選機(jī)中進(jìn)行濕式磁選；所訴磁選過程的磁場(chǎng)強(qiáng)度為50～200mt。

以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例：

實(shí)施例1：菱鐵礦的鐵品位33.20％，菱鐵礦小于0.075mm粒級(jí)的含量為78.58％，小于0.045mm含量為66.06％。將添加了2％膨潤土的菱鐵礦在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球，造球時(shí)間為10min，生球落下強(qiáng)度為3.2次/0.5m，生球干燥后在900℃下和氮?dú)庵斜簾?5min后再在700℃的溫度下和co：co2：h2為60：20：20的混合氣體中滲碳180min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨4min得到球磨細(xì)度90％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為150mt的磁選機(jī)中磁選，可得到碳化鐵品位為84.2％，鐵的回收率78％的碳化鐵。

實(shí)施例2：菱鐵礦的鐵品位40.82％，菱鐵礦小于0.075mm粒級(jí)的含量為81.58％。將添加了2.1％膨潤土的菱鐵礦在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球，造球時(shí)間為10min，生球落下強(qiáng)度為3.5次/0.5m，生球干燥后在900℃下和氮?dú)庵斜簾?5min后再在800℃的溫度下和ch4：h2為60：40的混合氣體中滲碳70min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨5min得到球磨細(xì)度95％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為150mt的磁選機(jī)中磁選，可得到碳化鐵品位為87.2％，鐵的回收率80％的碳化鐵。

實(shí)施例3：褐鐵礦的鐵品位為41.23％，褐鐵礦小于0.075mm粒級(jí)的含量為83.53％。將添加了1.8％膨潤土的褐鐵礦在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球，造球時(shí)間為10min，生球落下強(qiáng)度為3.6次/0.5m，生球干燥后在900℃下和空氣中焙燒20min，然后再在650℃的溫度下和co：co2：h2為60：20：20的混合氣體中滲碳200min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨4min得到球磨細(xì)度95％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為160mt的磁選機(jī)中磁選，可得到碳化鐵品位為85.2％，鐵的回收率76％的碳化鐵。

實(shí)施例4：高鋁鐵礦的鐵品位為46.63％，褐鐵礦小于0.075mm粒級(jí)的含量為81.43％。將添加了2.5％膨潤土的褐鐵礦在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球，造球時(shí)間為10min，生球落下強(qiáng)度為3.0次/0.5m，生球干燥后在950℃下和空氣中焙燒20min，然后再在700℃的溫度下和co：co2：h2為65：15：20的混合氣體中滲碳200min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨4min得到球磨細(xì)度96％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為150mt的磁選機(jī)中磁選，可得到碳化鐵品位為86.3％，鐵的回收率80％的碳化鐵。

實(shí)施例5：赤鐵礦的鐵品位為38.65％，其小于0.075mm粒級(jí)的含量為83.55％。將添加了3.0％膨潤土的褐鐵礦在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球，造球時(shí)間為10min，生球落下強(qiáng)度為3.0次/0.5m，生球干燥后在1000℃下和空氣中焙燒20min，然后再在750℃的溫度下和ch4：h2為50：50的混合氣體中滲碳80min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨3min得到球磨細(xì)度92％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為120mt的磁選機(jī)中磁選，可得到碳化鐵品位為86.89％，鐵的回收率82％的碳化鐵。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。