一種從紅土礦中富集鉻的方法
2023-07-30 05:38:11
一種從紅土礦中富集鉻的方法
【專利摘要】本發明公開了一種從紅土礦中富集鉻的方法，將礦石破碎至粒度小於3.0mm後，按質量百分比配入添加劑後混勻、壓團，經乾燥，置於迴轉窯中以煤為還原劑進行還原焙燒，水淬冷卻後焙燒產物經破碎、磨礦後磁選除鐵；非磁性物經固液分離用稀H2SO4溶液在常溫下浸出除去Al2O3、SiO2、Na2O等酸溶性脈石成分，固液分離獲得鉻精礦。本發明工藝方法簡單、操作方便、資源綜合利用率高，還原溫度低，能耗低、高效富集回收紅土礦中鉻資源並綜合回收鐵、鋁等有價組分；特別適於對含鉻礦物以尖晶石形式存在、鐵品位低而含鋁量高的紅土礦石開發利用。可實現規模工業化生產。
【專利說明】一種從紅土礦中富集鉻的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種從紅土礦中富集鉻的方法，特別是涉及一種含鉻礦物以尖晶石形 式存在、鐵品位低而含鋁量高的紅土礦石開發利用工藝，屬於鋼鐵冶金領域。
【背景技術】
[0002] 鉻是一種戰略金屬，具有許多優良特性，其化合物在冶金、化工和耐火材料等工業 中得到了廣泛應用。在冶金工業中，鉻鐵合金主要用於煉鋼過程的合金化，以增加鋼的硬 度、韌性、延展性、耐磨性和防腐性等，是生產不鏽鋼、軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼及軍用特鋼的 重要合金元素。鉻合金產品廣泛用於艦船、坦克、槍炮、車輛、機械製造、電器和日常生活用 品等方面。據統計，世界鉻消費量的90%用於冶金工業，1%用於耐火材料，6%用於化工工 業，3%用於鑄造工業。
[0003] 自然界已發現的近三十種含鉻礦物中，具有工業價值的只有鉻鐵礦，它是鉻尖晶 石類礦物的統稱，其化學通式為（Fe，Mg)0 · (Cr，Al，Fe)203，它包含Cr203、Al 203、Fe203、Fe0 和MgO五種基本組分。世界現有鉻鐵礦資源儲量分布極不均衡，主要集中在南部非洲和哈 薩克斯坦。鉻鐵礦儲量佔前三位的國家依次為南非、哈薩克斯坦和辛巴威，分別佔世界總 儲量的60^^20%和8. 8%，其他鉻礦儲量較多的國家有印度、芬蘭、巴西、土耳其、菲律賓 和阿爾巴尼亞等。
[0004] 我國鉻礦資源極度貧乏，探明儲量僅佔世界總儲量的0. 825%，而且集中分布在西 部邊遠省區，礦床規模小，礦石品位低，開發利用條件差，產量小，供求矛盾十分突出。隨著 國民經濟的快速發展，我國對鉻礦的需求不斷增加，導致我國鉻礦基礎儲量逐年減少，進口 量逐年增加，對外依存度居高不下（高達90%以上），難以保證國民經濟的安全。因此，迫 切需要依靠技術進步來最大限度地利用國內現有鉻礦資源，尤其是現在尚未被重視或尚未 大規模開發利用的鉻礦資源，以緩解鉻礦供求壓力。
[0005] 紅土礦是一類典型的多金屬複雜共生礦，分布廣泛，儲量豐富，易於勘探和露天開 採，富含鐵、鋁、鉻、鎳、錳等多種有價成分，有"天然合金礦石"之稱，綜合利用價值極高。但 其化學成分不固定，物理化學性質變化大，各元素嵌布關係複雜，開發利用難度大，現有技 術手段難以實現此類礦石的高效綜合利用，且多著重於對鐵、鎳的分離回收。針對紅土礦中 鉻資源的回收利用，現有技術多採用高溫熔煉的方法生產含鉻生鐵，如專利"一種冶煉低品 位紅土礦的工藝（申請號：201210129266. 7)"，首先將紅土礦和煤粉混合置於迴轉窯中，預 加熱至800°C -1200°C進行焙燒-預還原，然後將所述迴轉窯中的爐料轉移至噴吹高溫段， 在1400°C -1800°C進行熔煉製備含鎳鉻生鐵，存在操作溫度高、能源消耗大、設備要求極高 等問題。此外，專利"利用氫氧化鈉鹼熔法處理低品位紅土鎳礦的清潔生產工藝（申請號： 200910082369. 0) "提出一種利用氫氧化鈉鹼熔法處理低品位紅土鎳礦的工藝，首先使紅土 鎳礦與氫氧化鈉在高溫下進行焙燒反應，將焙燒料進行水洗、過濾，使紅土鎳礦中反應後生 成的水溶性鉻、鋁等有價金屬浸出，然後再採用高壓酸浸工藝提取濾渣中的鎳和鈷；該工藝 具有資源綜合利用程度高的優點，但是僅適合處理低鎂、低矽含量種類的紅土礦，且對紅土 礦中最主要組分鐵的增值利用程度不高。
[0006] 隨著現有優質鉻資源逐漸枯竭，供求矛盾越發突出，因此，有效開發利用儲量豐富 的紅土礦中的鉻資源，實現其中鐵、鉻、鋁等資源的高效利用，不但對開發紅土礦資源有重 要意義，且對緩解我國鉻資源嚴重短缺的壓力有重要意義。因此，為充分、合理、有效利用紅 土礦中鉻資源，且綜合回收鐵、鋁等其他有價組分，開發紅土礦資源綜合利用的新工藝，故 提出本發明。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種工藝方法簡單、操作方便、資源綜合利用 率高，還原溫度低，能耗低、高效富集回收紅土礦中鉻資源並綜合回收鐵、鋁等有價組分的 從紅土礦中富集鉻的方法。
[0008] 為了解決上述問題，本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，將紅土礦破碎，配入鈉鹽 添加劑，壓團製成40mmX40mmX31mm的團塊、乾燥後，於950?1KKTC進行還原焙燒；焙燒 產物水淬冷卻後破碎、磨礦得到礦漿，礦漿經溼式磁選除去其中的鐵，對除鐵後的礦漿固液 分離，得到非磁性物固體，烘乾後，用稀硫酸常溫浸出非磁性物固體中的Al 203、Si02、Na20等 酸溶性脈石成分，浸出結束，固液分離，分離得到的固體中富集鉻，可當作鉻精礦使用；液體 中富含紅土礦中的A1 203、Si02、Na20等酸溶性脈石成分。
[0009] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，所述紅土礦中鉻礦物以尖晶石形式存在，鐵 品位在20 % -50 %，含氧化鋁量為2 % -15 %，紅土礦破碎至平均粒度< 3. 0mm。
[0010] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，所述添加劑選自元明粉、蘇打粉、硼砂、草酸 鈉和腐植酸鈉中的至少一種，添加劑佔紅土礦質量的12-20%。
[0011] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，所述還原焙燒在迴轉窯中進行，入窯溫度 700?850°C，在950?1100°C下還原焙燒時間為6?7小時，還原焙燒時外配還原劑選自 焦粉、無煙煤、褐煤中的一種。
[0012] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，礦漿中，焙燒產物經水淬冷卻、破碎、磨礦至 粒度小於200目的質量百分含量>90%。
[0013] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，採用圓筒式溼式磁選機進行溼式磁選，溼式 磁選的磁場強度為900?1500Gs，磁性產物為含鐵品位在88%以上的直接還原鐵粉，經熱 壓可用於電爐煉鋼。
[0014] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，稀硫酸的質量百分濃度為20%?30% ;稀硫 酸與非磁性物固體按液固質量比8?10混合，浸出時間為20?30min。
[0015] 本發明一種從紅土礦富集鉻的方法，用稀硫酸浸出非磁性物固體後，固液分離得 到的固體中，富集的鉻以Cr 203形式存在，Cr203的品位達到30?40%，鉻總回收率彡70%， Si02含量< 4%，滿足鉻精礦成分要求；所得金屬鐵粉能達到電爐煉鋼的要求，鋁、矽組分也 能得到有效利用。
[0016] 本發明的作用原理在於：
[0017] 1)經過發明人的仔細研究、檢測分析，發現紅土礦中，鉻礦物主要以尖晶石結構存 在，鐵、鋁等主要以類質同像形式賦存於褐鐵礦中。因此，本發明採用將紅土礦和添加劑混 合後製成的團塊在高溫下還原焙燒，使紅土礦中的八1203、5102與添加劑反應生成鋁矽酸鈉， 鐵礦物被還原成金屬鐵，並聚集長大，由於尖晶石結構相當穩定，在l〇〇〇°C左右難以遭到破 壞，絡礦物仍保留尖晶石形態；
[0018] 2)磁選過程中，金屬鐵進入磁性物中，而鋁矽酸鈉、鉻礦物等則進入非磁性物中， 得到富集；
[0019] 3)稀硫酸浸出過程中，鋁矽酸鈉等酸溶性物質與H2S04反應進入溶液，而尖晶石等 惰性物質不參與反應，保留於濾餅中，進一步得到富集；
[0020] 4)在整個流程中，添加劑的主要作用為：一方面，改善了鐵氧化物的還原，提高了 鐵的金屬化率，並促進生成的金屬鐵晶粒聚集長大，有利於後續磁選鐵的分離回收；另一 方面，鋁、矽礦物在鈉鹽添加劑的作用下得到了活化，在後續酸浸過程中更易和硫酸發生反 應，獲得優良的鋁、矽浸出率效果，進而可在濾餅中獲得較高品位的鉻精礦。
[0021] 本發明的優點在於：
[0022] 本發明利用鉻礦物以尖晶石形式存在於紅土礦中，通過還原焙燒、溼式磁選、稀酸 浸出各工藝步驟的有機結合，實現鐵、鋁、矽、鉻組分的分步回收，全流程鉻總回收率能達到 70%以上，鉻精礦產品中Cr 203品位能夠達到30?40%，達到鉻精礦質量標準；磁選所得金 屬鐵粉可用作煉鋼原料，酸浸液中鋁、矽組分也可進一步回收加以利用；本發明資源綜合利 用率高，鈉鹽添加劑亦可從酸浸液中得到循環利用，清潔高效；本發明適用於鉻礦物以尖晶 石形式存在，各賦存礦物間緊密共生、嵌布關係複雜的紅土礦中鉻資源的富集。本發明特別 適用於含鉻礦物以尖晶石形式存在、鐵品位低（45% -50% )而含鋁量高（10% -15% )的 紅土礦石綜合利用。
[0023] 綜上所述，本發明工藝方法簡單、操作方便、資源綜合利用率高，還原溫度低，能耗 低、高效富集回收紅土礦中鉻資源並綜合回收鐵、鋁等有價組分；特別適於對含鉻礦物以尖 晶石形式存在、鐵品位低而含鋁量高的紅土礦石開發利用。可實現規模工業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 附圖1為本發明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 試驗用紅土礦的主要化學組成如表1所示。
[0026] 表1紅土礦主要化學組成/百分比質量含量
[0027]
[0028] [對照例]
【權利要求】
1. 一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是： 將紅土礦破碎，配入鈉鹽添加劑，壓團、乾燥後，於950?1KKTC進行還原焙燒；焙燒產 物水淬冷卻後破碎、磨礦得到礦漿，礦漿經溼式磁選除去其中的鐵，對除鐵後的礦漿固液分 離，得到非磁性物固體，烘乾後，用稀硫酸常溫浸出非磁性物固體中的酸溶性脈石成分，浸 出結束，固液分離，分離得到的固體中富集鉻，液體中富含紅土礦中的酸溶性脈石成分。
2. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：紅土礦破碎至平均 粒度< 3. 0_。
3. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：所述添加劑選自元 明粉、蘇打粉、硼砂、草酸鈉和腐植酸鈉中的至少一種，添加劑佔紅土礦質量的12-20%。
4. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：所述還原焙燒在回 轉窯中進行，入窯溫度700?850°C，在950?1KKTC下還原焙燒時間為6?7小時，還原 焙燒時外配還原劑選自焦粉、無煙煤、褐煤中的一種。
5. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：礦漿中，焙燒產物經 水淬冷卻、破碎、磨礦至粒度小於200目的質量百分含量彡90%。
6. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：採用圓筒式溼式磁 選機進行溼式磁選，溼式磁選的磁場強度為900?1500Gs，磁性產物為含鐵品位在88%以 上的直接還原鐵粉。
7. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：稀硫酸的質量百分 濃度為20%?30% ;稀硫酸與非磁性物固體按液固質量比8?10混合，浸出時間為20? 30min〇
8. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：所述紅土礦中鉻礦 物以尖晶石形式存在。
9. 根據權利要求1所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：所述紅土礦中鉻礦 物以尖晶石形式存在，鐵品位在20% -50%，含氧化鋁量為2% -15%。
10. 根據權利要求1-9任意一項所述的一種從紅土礦富集鉻的方法，其特徵是：分離得 到的固體中，富集的鉻以Cr20 3形式存在，Cr203的品位達到30?40%，鉻總回收率彡70%， Si02含量彡4%。
【文檔編號】C22B34/32GK104152724SQ201410359156
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】李光輝, 姜濤, 饒明軍, 羅駿, 張元波, 範曉慧, 王長根, 李騫, 彭志偉, 陳許玲, 朱忠平, 郭宇峰, 黃柱成, 楊永斌, 徐斌, 梁斌珺, 遊志雄, 劉明霞, 曾精華 申請人:中南大學