製備鐵精礦的方法和系統與流程
2023-09-09 16:23:05
本發明涉及製備鐵精礦的方法和製備鐵精礦的系統。
背景技術：
我國鐵礦資源具有「貧」、「細」、「雜」的主要特點，平均鐵品位32％，比世界平均鐵品位低11個百分點。鐵礦石作為鋼鐵行業的主要原料，通常需要經過選礦富集後才能進入高爐冶煉。隨著鋼鐵工業的快速發展，一些易選鐵礦和鐵品位較高的富礦不斷消耗。因此如何有效開發利用一些低品位難選鐵礦如鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦等和一些工業固體廢棄物如拜耳法赤泥等含鐵資源成為主要的研究方向。
經過檢索現有文獻和專利，已有通過隧道窯、迴轉窯、豎爐或轉底爐處理這些含鐵資源生產金屬化球團，進而磨礦磁選生產金屬鐵粉的工藝。但是由於這些含鐵資源存在成分複雜、含有較多鹼金屬對耐火材料產生腐蝕，以及鐵品位較低等問題，不能直接作為原料進行後續金屬化球團的製備，需要進行進一步的處理，可以有效提高鐵品位，從而獲得高品位的鐵精礦。近年來，國內外為獲得高品位的鐵精礦進行了大量研究，主要是通過單一的磁選、浮選等手段，效果較差，處理成本較高，難以獲得高品位的鐵精礦。
由此，對於微細粒難選的資源，磁選並製備鐵精礦的方法有待研究。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種製備鐵精礦的方法，該方法通過選擇性疏水絮凝磁選法製備高品位鐵精礦，通過在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。然後添加表面活性劑使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，從而有效磁選礦漿中的小粒徑的磁性顆粒，使鐵的回收率顯著提高。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種製備鐵精礦的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將含鐵礦石與分散劑進行第一調漿處理，以便得到具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物；將所述混合物與表面活性劑進行第二調漿處理，使所述磁性顆粒疏水絮凝，以便得到含有磁性絮凝顆粒的混合物；以及將所述含有磁性絮凝顆粒的混合物進行磁選處理，以便獲得鐵精礦。
根據本發明實施例的製備鐵精礦的方法，在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。然後添加表面活性劑使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，使礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效磁選礦漿中的磁性顆粒。由此，該方法適用於多種微細粒難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高，而且，該方法流程簡單，易於操作，適於工業應用，鐵精礦的生產成本顯著降低。
另外，根據本發明上述實施例的製備鐵精礦的方法，還可以具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的實施例，所述含鐵礦石為選自鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦和赤泥的至少一種。
根據本發明的實施例，所述含鐵礦石的含鐵量為10-25質量％。
根據本發明的實施例，所述分散劑為六偏磷酸鈉。
根據本發明的實施例，所述的六偏磷酸鈉的用量為2～3kg/噸。
根據本發明的實施例，所述表面活性劑為含有油酸和煤油的乳化液。
根據本發明的實施例，所述表面活性劑中，油酸的含量為1.5～2.0kg/t，煤油的含量為3～4kg/t。
根據本發明的實施例，所述第二調漿處理的攪拌轉速為1000～1300r/min，攪拌時間為10～15min。
根據本發明的實施例，所述磁選處理的背景場強為0.5～2T。
根據本發明的另一方面，本發明提供了一種實施前述的製備鐵精礦的方法的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：第一調漿機，所述第一調漿機具有含鐵礦石入口、分散劑入口和具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物出口；第二調漿機，所述第二調漿機具有混合物入口、表面活性劑入口和含有磁性絮凝顆粒的混合物出口，所述混合物入口與所述具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物出口相連；磁選機，所述磁選機具有磁選物入口、磁選顆粒出口和非磁性物出口，所述磁選物入口與所述含有磁性絮凝顆粒的混合物出口相連。
根據本發明的實施例的製備鐵精礦的系統，在第一調漿機設置分散劑入口，從而在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。然後由第二調漿機的表面活性劑入口添加表面活性劑使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效利用磁選機磁選礦漿中的磁性顆粒。由此，該系統適用於多種微細粒難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高，而且，該系統結構簡單，易於操作，適於工業應用，鐵精礦的生產成本顯著降低。
根據本發明的實施例，所述第二調漿機為攪拌機。
根據本發明的實施例，所述磁選機的背景場強為0.5～2T。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1顯示了根據本發明一個實施例的製備鐵精礦的方法的流程示意圖；
圖2顯示了根據本發明一個實施例的製備鐵精礦的系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
需要說明的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。進一步地，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種製備鐵精礦的方法。參考圖1，根據本發明的實施例，對製備鐵精礦的方法進行解釋說明，該方法包括：
S100第一調漿處理
根據本發明的實施例，將含鐵礦石與分散劑進行第一調漿處理，得到具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物。由此，在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散，便於後續使小粒徑的磁性顆粒聚集絮凝。
根據本發明的實施例，含鐵礦石為選自鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦和赤泥的至少一種。由此，該方法適用的原料來源廣，易於推廣應用，適於工業生產。
根據本發明的實施例，含鐵礦石的含鐵量為10-25質量％。本發明的方法尤其適於鐵含量低，且微細顆粒難選的含鐵礦石，對難以利用的礦石資源和工業廢棄物實現有效的利用，降低生產成本。
根據本發明的實施例，分散劑為六偏磷酸鈉。由於六偏磷酸鈉不是偏磷酸鹽，不存在(PO3)66-這樣獨立的單位，而是由多個磷氧四面體通過共用角頂氧原子成鏈狀而聯結起來的。當六偏磷酸鈉在礦漿中水解為多磷酸根陰離子聚結體，此聚結體一部分基團與鐵礦物或磁種表面上鐵離子相結合，吸附於表面上，並以未吸附的負電性基團朝向水相，使得赤鐵礦表面的ζ電位變負，起分散作用，從而使礦漿中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝效果好。
根據本發明的實施例，六偏磷酸鈉的用量為2～3kg/噸。由此，保證磁性顆粒和非磁性顆粒充分異相絮凝。
S200第二調漿處理
根據本發明的實施例，將混合物與表面活性劑進行第二調漿處理，使磁性顆粒疏水絮凝，得到含有磁性絮凝顆粒的混合物。由此，添加表面活性劑使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，使礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效磁選礦漿中的磁性顆粒。進而，該方法適用於多種微細粒難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高。
根據本發明的實施例，表面活性劑為含有油酸和煤油的乳化液。油酸和煤油在礦漿中被分散為乳滴後，油酸吸附在油水界面上，改變了乳滴表面的電位、油水界面張力，並且在油水界面上提供了能在礦物-水界面上吸附的極性基。另外，油酸對鐵礦物表面鐵離子的特性吸附作用，有助於乳化油滴對鐵礦物的選擇團聚。
根據本發明的實施例，表面活性劑中，油酸的含量為1.5～2.0kg/t，煤油的含量為3～4kg/t。由此，油酸和煤油的含量適宜，可以保證礦漿中的磁選顆粒疏水絮凝，團聚成團塊，便於篩選。
根據本發明的實施例，第二調漿處理的攪拌轉速為1000～1300r/min，攪拌時間為10～15min。由此，在該轉速下，即使礦石混合物與含有油酸和煤油的乳化液充分混合，使油酸在礦物-水界面上極性基團，又避免轉速過快使磁性顆粒難以絮凝，而攪拌時間10～15min可以使大部分的磁性顆粒疏水絮凝，又避免攪拌時間過長，延長工藝流程的時間。
S300磁選處理
根據本發明的實施例，將含有磁性絮凝顆粒的混合物進行磁選處理，以便獲得鐵精礦。由此，通過磁選處理，有效實現渣鐵分離，獲得高品位的鐵精礦。根據本發明的一些實施例，鐵精礦的鐵品位為35％～55％，鐵回收率為55％～65％。
根據本發明的實施例，磁選處理的背景場強為0.5～2T。由此，在該背景場強下，磁性效率高，效果好。
根據本發明實施例的製備鐵精礦的方法，在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。然後添加表面活性劑，使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，使礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效磁選礦漿中的磁性顆粒。由此，該方法適用於多種微細粒等難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高，而且，該方法流程簡單，易於操作，適於工業應用，鐵精礦的生產成本顯著降低。
根據本發明的另一方面，本發明提供了一種實施前述的製備鐵精礦的方法的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：第一調漿機100、第二調漿機200和磁選機300。下面對各裝置進行解釋說明：
第一調漿機100：根據本發明的實施例，第一調漿機100具有含鐵礦石入口101、分散劑入口102和具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物出口103。由此，第一調漿機由散劑入口在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散，便於後續使小粒徑的磁性顆粒聚集絮凝。
根據本發明的實施例，含鐵礦石為選自鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦和赤泥的至少一種。由此，該系統適用的原料來源廣，易於推廣應用，適於工業生產。
根據本發明的實施例，含鐵礦石的含鐵量為10-25質量％。本發明的系統尤其適於鐵含量低，且微細顆粒難選的含鐵礦石，對難以利用的礦石資源和工業廢棄物實現有效的利用，降低生產成本。
根據本發明的實施例，六偏磷酸鈉的用量為2～3kg/噸。由此，保證磁性顆粒和非磁性顆粒充分異相絮凝。
第二調漿機200：根據本發明的實施例，第二調漿機具有混合物入口201、表面活性劑入口202和含有磁性絮凝顆粒的混合物出口203，其中，混合物入口201與具有磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝的混合物出口103相連。由此，經第二調漿機的表面活性劑入口添加表面活性劑使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，使礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效磁選礦漿中的磁性顆粒。進而，該系統適用於多種微細粒的難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高。
根據本發明的實施例，表面活性劑為含有油酸和煤油的乳化液。油酸和煤油在礦漿中被分散為乳滴後，油酸吸附在油水界面上，改變了乳滴表面的電位、油水界面張力，並且在油水界面上提供了能在礦物-水界面上吸附的極性基。另外，油酸對鐵礦物表面鐵離子的特性吸附作用，有助於乳化油滴對鐵礦物的選擇團聚。
根據本發明的實施例，表面活性劑中，油酸的含量為1.5～2.0kg/t，煤油的含量為3～4kg/t。由此，油酸和煤油的含量適宜，可以保證礦漿中的磁選顆粒疏水絮凝，團聚成團塊，便於篩選。
根據本發明的實施例，第二調漿機為攪拌機。由此，設備簡單，並且調漿效率高，效果好
磁選機300：根據本發明的實施例，磁選機300具有磁選物入口301、磁選顆粒出口302和非磁性物出口303，其中，磁選物入口301與含有磁性絮凝顆粒的混合物出口203相連。由此，通過磁選處理，有效實現渣鐵分離，獲得高品位的鐵精礦。根據本發明的一些實施例，鐵精礦的鐵品位為35％～55％，鐵回收率為55％～65％。
根據本發明的實施例，磁選機的背景場強為0.5～2T。由此，在該背景場強下，磁性效率高，效果好。
根據本發明的實施例的製備鐵精礦的系統，在第一調漿機設置分散劑入口，從而在調漿過程中加入六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。然後由第二調漿機的表面活性劑入口添加表面活性劑，使弱磁性顆粒疏水化，形成含有磁性絮凝顆粒的混合物，礦漿中的小粒徑的磁性顆粒易於磁選，從而有效利用磁選機磁選礦漿中的磁性顆粒。由此，該系統適用於多種微細粒難選含鐵資源，並且，鐵的回收率和品位顯著提高，而且，該系統結構簡單，易於操作，適於工業應用，鐵精礦的生產成本顯著降低。
下面參考具體實施例，對本發明進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發明的限制。
實施例1
利用本發明的方法，以某地拜耳法赤泥為原料製備鐵精礦，其中，該赤泥的TFe質量分數為21.52％，具體方法如下：
(1)將赤泥加水調漿，並加入2kg/t的六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。
(2)將步驟(1)得到的混合物中添加表面活性劑油酸和煤油的乳化液使弱磁性顆粒疏水化，其中油酸用量為1.5kg/t，煤油用量為3kg/t，並且進行高速機械攪拌調漿，攪拌機轉速為1000r/min，攪拌時間為10min，使疏水顆粒發生疏水絮凝。
(3)將步驟(2)經過選擇性疏水絮凝法處理過的礦漿輸送至強磁選機進行分選，背景場強為0.8T。最終獲得的鐵精礦的鐵品位為43.37％，鐵回收率為57.21％。
實施例2
利用本發明的方法，以某地鋁土礦為原料製備鐵精礦，其中，該鋁土礦的TFe質量分數為11.52％，具體方法如下：
(1)將鋁土礦加水調漿，並加入2.5kg/t的六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。
(2)將步驟(1)得到的混合物中添加表面活性劑油酸和煤油的乳化液使弱磁性顆粒疏水化，其中油酸用量為1.5kg/t，煤油用量為3.5kg/t，並且進行高速機械攪拌調漿，攪拌機轉速為1200r/min，攪拌時間為13min，使疏水顆粒發生疏水絮凝。
(3)將步驟(2)經過選擇性疏水絮凝法處理過的礦漿輸送至強磁選機進行分選，背景場強為0.9T。最終獲得的鐵精礦的鐵品位為38.37％，鐵回收率為56.41％。
實施例3
利用本發明的方法，以某地拜耳法赤泥為原料製備鐵精礦，其中，該赤泥的TFe質量分數為21.52％，具體方法如下：
(1)將赤鐵礦加水調漿，並加入3kg/t的六偏磷酸鈉作為分散劑，消除溶液中的磁性顆粒和非磁性顆粒異相絮凝，實現分散。
(2)將步驟(1)得到的混合物中添加表面活性劑油酸和煤油的乳化液使弱磁性顆粒疏水化，其中油酸用量為2.0kg/t，煤油用量為4kg/t，並且進行高速機械攪拌調漿，攪拌機轉速為1300r/min，攪拌時間為15min，使疏水顆粒發生疏水絮凝。
(3)將步驟(2)經過選擇性疏水絮凝法處理過的礦漿輸送至強磁選機進行分選，背景場強為0.8T。最終獲得的鐵精礦的鐵品位為53.37％，鐵回收率為58.21％。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。