龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺转让专利
申请号 : CN200910249751.6
文献号 : CN101701288A
文献日 : 2010-05-05
发明人 : 马春雨 , 马雨田
申请人 : 马雨田
摘要 :
本发明涉及尾矿回收领域，具体是一种龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺。解决了我国现有铁矿尾矿回收技术存在工艺复杂、投资大、能耗高、尾矿回收率低等问题，工艺步骤如下：a、将尾矿浆以滚筛分离、磁选机粗选获得粗选尾矿；b、将粗选尾矿过滤、烘干/自然晾干；c、按适合比例在粗选尾矿中添加煤粉，制成蜂窝状方砖；d、蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，将窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温；e、蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，高频筛筛选、磁选机磁选出精矿粉。工艺成熟稳定，操作简单，可提高尾矿回收率6～15％，成本低，适用于尾矿回收二次利用，对尾矿的适应性强，可广泛推广。
权利要求 :
1.一种龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺，其特征在于工艺步骤如下：
a、将尾矿浆由泵池泵打入滚筛，由滚筛分离出合格的粒级矿物，并送入高梯度磁选机粗选，获得粗选尾矿；
b、将粗选尾矿经过滤机过滤，使之含水不超过其总重的10％，然后烘干或自然晾干；
c、按适合比例在已烘干或自然晾干的粗选尾矿中混合添加煤粉，制成蜂窝状方砖；
d、将蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，所述龙窑各窑室的下方分别建有闷矿仓，窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门，当窑室内蜂窝状方砖还原焙烧好后，手动开启窑室对应的闸门，窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温，并关闭闸门，向窑室内重新码放蜂窝状方砖进行还原焙烧；
e、待闷矿仓内的蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，并送入高频筛筛选合格粒级矿物，最后送入磁选机，经至少两段磁选选出精矿粉。
说明书 :
技术领域
本发明涉及尾矿回收领域，具体是一种龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺。
背景技术
铁矿石是钢铁工业的粮食，是发展钢铁工业的物质基础。90年代以来，中国钢铁工业飞速发展，对矿石的需求量增长迅猛，但国内铁矿石的生产能力却增长缓慢，远远满足不了需求，不得不依靠国外的铁矿石。中国从国外进口富铁矿石由1985年的1000万吨，到2003年达1.5亿吨，超过了日本，成为世界第一大铁矿石进口国，到2008年高达4.4亿吨。澳大利亚、巴西、印度等铁矿公司纷纷通过加价，甚至政府加税大幅度抬高价格。从战略的角度看，作为世界钢铁产量第一大国，铁矿石的供应要首先立足国内，挖掘国内贫铁矿潜力，将提高矿物产出率作为我国矿业首要解决的核心问题。
中国铁矿储量列俄罗斯、澳大利亚、巴西和加拿大之后，居世界第五。我国铁矿资源具有贫矿多、富矿少，矿石伴生组分多的特点，尾矿排放不仅造成资源的严重浪费，尾矿库不仅占据大片土地，而且对生态环境造成严重污染和破坏，甚至造成安全重大事故。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。而我国是世界上尾矿排放最多的国家，我国8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量超过60亿t。我国铁矿企业的尾矿堆存量占总尾矿的1/3以上，且以每年1.2～1.3亿吨的速度增长。尾矿中约有10％～20％的铁资源由于选矿工艺的局限而白白流失，造成资源的严重浪费。
近20年来，我国一些矿山企业从提高经济效益考虑，开始对从尾矿中回收有价元素给予关注，并对尾矿进行二次回收利用，但只能从尾矿中提取强磁性矿物，回收率极低。目前国内从尾矿中回收铁所采用的技术主要包括强磁-细磨再选技术和细筛-强磁-浮选技术两种。马鞍山矿山研究院与本钢歪头山铁矿设计的强磁-细磨再选工艺中采用了HS-1600mm×8磁力回收机处理铁选矿厂尾矿，粗精矿经再磨再选后，可获得精矿产率2.46％、ω(TFe)65.76％的优质铁精矿，年产精矿量达3.92万t。此后，南芬选矿厂也用相同工艺进行了尾矿再选。两矿每年从尾矿中再选出7万多t铁精矿，年创经济效益1700多万元。采用类似技术的还有马钢南山铁矿凹山选矿厂尾矿再选，用500mm×4圆盘磁选机选别，获得产率5％～6％、ω(TFe)29％～31％的粗精矿，经再磨再选后可获得产率2％，ω(TFe)60％～63％的合格精矿，年回收铁精矿近4万t。针对太钢峨口铁矿选矿厂铁的回收率低(60％左右)、尾矿中碳酸铁含量高的特点，马鞍山矿山研究院提出了细筛-强磁-浮选工艺流程回收尾矿中的碳酸铁，扩大连选试验取得了作业铁回收率48.55％、ω(TFe)35.38％、含SiO23.9％、碱比3.03、铁总回收率提高19.21％的良好指标。球团试验及烧结试验表明，所回收的碳酸铁精矿具有较好的冶金性能。从铁矿尾矿中回收其他矿物也取得一定进展。马钢从桃冲铁尾矿中回收广泛用于磨料、精密仪器轴承及工艺品等的石榴子石；济源钢铁厂设计了从尾矿中回收硫钴的工艺；歪头山从铁尾矿中提纯了用作玻璃原料的石英砂。此外，以铁矿尾矿为原料还可制作免烧砖、饰面砖、人造大理石、仿花岗岩、深色微晶玻璃花岗岩装饰材料、空心砌块以及加气混凝土等建筑材料，以及土壤改良剂及微量元素肥料的原料。
而澳大利亚、巴西等富铁矿生产国，由于矿石中含铁量很高，很少经过选矿工艺产生尾矿，对开采铁矿后的遗址尾矿生态环境治理做了大量工作，尾矿的治理主要表现在植被恢复和生态环境的治理方面，取得了显著的成效。德国、加拿大、美国、俄罗斯、澳大利亚等国矿山的土地复垦率达80％以上。近年来，美国等国家在铁选矿厂的尾矿中回收有价金属取得显著成绩。美国明尼苏达州发明了一系列的“磁化技术”从贫铁矿和尾矿中提取铁资源，其专利为已经堆积了近一个世纪的明尼苏达巨大的铁矿尾矿中提取铁资源，振兴美国铁矿业提供了有利的技术支撑。印度等国也试验研究并应用强磁-弱磁交替磁选等技术，从弱磁性的铁矿中分离精矿的技术。
综合国内、外近年来的尾矿铁回收技术，总的趋势是针对现有铁矿主流选矿工艺-磁选技术导致矿石中弱磁性矿物(Fe2O3、FeCO3)严重流失，强磁性矿物(Fe3O4)部分流失到尾矿中的问题，首先采用高梯度磁选机从尾矿中回收含铁的强磁(Fe3O4)和部分弱磁(Fe2O3、FeCO3)矿物，然后对选出的矿物经磁化处理，将弱磁性矿物转化为强磁性矿物，再磨矿复选，提取合格的铁精粉；可以确定尾矿回收技术的核心主要在于弱磁性矿物转化为强磁性矿物的成本和磁化效果。而我国实现铁矿尾矿回收技术中核心工艺的大多数工作尚处于试验研究和准备开发阶段，尽管有一些工艺，虽然在技术上讲是可行的，但由于工艺复杂，投资大、能耗高，经济上不具可行性，致使尾矿回收率仍然较低。
中国铁矿储量列俄罗斯、澳大利亚、巴西和加拿大之后，居世界第五。我国铁矿资源具有贫矿多、富矿少，矿石伴生组分多的特点，尾矿排放不仅造成资源的严重浪费，尾矿库不仅占据大片土地，而且对生态环境造成严重污染和破坏，甚至造成安全重大事故。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。而我国是世界上尾矿排放最多的国家，我国8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量超过60亿t。我国铁矿企业的尾矿堆存量占总尾矿的1/3以上，且以每年1.2～1.3亿吨的速度增长。尾矿中约有10％～20％的铁资源由于选矿工艺的局限而白白流失，造成资源的严重浪费。
近20年来，我国一些矿山企业从提高经济效益考虑，开始对从尾矿中回收有价元素给予关注，并对尾矿进行二次回收利用，但只能从尾矿中提取强磁性矿物，回收率极低。目前国内从尾矿中回收铁所采用的技术主要包括强磁-细磨再选技术和细筛-强磁-浮选技术两种。马鞍山矿山研究院与本钢歪头山铁矿设计的强磁-细磨再选工艺中采用了HS-1600mm×8磁力回收机处理铁选矿厂尾矿，粗精矿经再磨再选后，可获得精矿产率2.46％、ω(TFe)65.76％的优质铁精矿，年产精矿量达3.92万t。此后，南芬选矿厂也用相同工艺进行了尾矿再选。两矿每年从尾矿中再选出7万多t铁精矿，年创经济效益1700多万元。采用类似技术的还有马钢南山铁矿凹山选矿厂尾矿再选，用500mm×4圆盘磁选机选别，获得产率5％～6％、ω(TFe)29％～31％的粗精矿，经再磨再选后可获得产率2％，ω(TFe)60％～63％的合格精矿，年回收铁精矿近4万t。针对太钢峨口铁矿选矿厂铁的回收率低(60％左右)、尾矿中碳酸铁含量高的特点，马鞍山矿山研究院提出了细筛-强磁-浮选工艺流程回收尾矿中的碳酸铁，扩大连选试验取得了作业铁回收率48.55％、ω(TFe)35.38％、含SiO23.9％、碱比3.03、铁总回收率提高19.21％的良好指标。球团试验及烧结试验表明，所回收的碳酸铁精矿具有较好的冶金性能。从铁矿尾矿中回收其他矿物也取得一定进展。马钢从桃冲铁尾矿中回收广泛用于磨料、精密仪器轴承及工艺品等的石榴子石；济源钢铁厂设计了从尾矿中回收硫钴的工艺；歪头山从铁尾矿中提纯了用作玻璃原料的石英砂。此外，以铁矿尾矿为原料还可制作免烧砖、饰面砖、人造大理石、仿花岗岩、深色微晶玻璃花岗岩装饰材料、空心砌块以及加气混凝土等建筑材料，以及土壤改良剂及微量元素肥料的原料。
而澳大利亚、巴西等富铁矿生产国，由于矿石中含铁量很高，很少经过选矿工艺产生尾矿，对开采铁矿后的遗址尾矿生态环境治理做了大量工作，尾矿的治理主要表现在植被恢复和生态环境的治理方面，取得了显著的成效。德国、加拿大、美国、俄罗斯、澳大利亚等国矿山的土地复垦率达80％以上。近年来，美国等国家在铁选矿厂的尾矿中回收有价金属取得显著成绩。美国明尼苏达州发明了一系列的“磁化技术”从贫铁矿和尾矿中提取铁资源，其专利为已经堆积了近一个世纪的明尼苏达巨大的铁矿尾矿中提取铁资源，振兴美国铁矿业提供了有利的技术支撑。印度等国也试验研究并应用强磁-弱磁交替磁选等技术，从弱磁性的铁矿中分离精矿的技术。
综合国内、外近年来的尾矿铁回收技术，总的趋势是针对现有铁矿主流选矿工艺-磁选技术导致矿石中弱磁性矿物(Fe2O3、FeCO3)严重流失，强磁性矿物(Fe3O4)部分流失到尾矿中的问题，首先采用高梯度磁选机从尾矿中回收含铁的强磁(Fe3O4)和部分弱磁(Fe2O3、FeCO3)矿物，然后对选出的矿物经磁化处理，将弱磁性矿物转化为强磁性矿物，再磨矿复选，提取合格的铁精粉；可以确定尾矿回收技术的核心主要在于弱磁性矿物转化为强磁性矿物的成本和磁化效果。而我国实现铁矿尾矿回收技术中核心工艺的大多数工作尚处于试验研究和准备开发阶段，尽管有一些工艺，虽然在技术上讲是可行的，但由于工艺复杂，投资大、能耗高，经济上不具可行性，致使尾矿回收率仍然较低。
发明内容
本发明为了解决我国现有铁矿尾矿回收技术存在工艺复杂、投资大、能耗高、尾矿回收率低等问题，提供了一种龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺。
本发明是采用如下技术方案实现的：龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺，工艺步骤如下：
a、将尾矿浆由泵池泵打入滚筛，由滚筛分离出合格的粒级矿物，并送入高梯度磁选机粗选，获得粗选尾矿；
b、将粗选尾矿经过滤机过滤，使之含水不超过其总重的10％，然后烘干或自然晾干；
c、按适合比例在已烘干或自然晾干的粗选尾矿中混合添加煤粉，制成蜂窝状方砖；
d、将蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，所述龙窑各窑室的下方分别建有闷矿仓，窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门，当窑室内蜂窝状方砖还原焙烧好后，手动开启窑室对应的闸门，窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温，并关闭闸门，向窑室内重新码放蜂窝状方砖进行还原焙烧；
e、待闷矿仓内的蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，并送入高频筛筛选合格粒级矿物，最后送入磁选机，经至少两段磁选选出精矿粉。
其中，步骤a中滚筛、步骤e中高频筛对矿物筛选的粒级要求按照目前选矿的工艺要求；步骤d中所述龙窑各窑室下方建造闷矿仓、并在窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门的结构改造对于本技术领域的技术人员来说很容易实现；步骤c中煤粉是对粗选尾矿中弱磁性矿物成分进行还原焙烧的还原剂和燃烧剂，为制成蜂窝状方砖而在粗选尾矿中混合添加煤粉的添加比例是否适合必然会影响尾矿焙烧还原效果、尾矿回收成本，如何以最少的用煤量达到最佳的还原效果，并在龙窑中能持续传导热能，使成本最低，对于本技术领域的技术人员来说，针对不同类尾矿，可以经有限次试验获得与各类尾矿对应的最佳添加比例。
与现有技术相比，本发明将待回收尾矿混合煤粉制成蜂窝状方砖，送入龙窑进行还原焙烧，以煤粉作为实现粗选尾矿中弱磁性矿物成分进行还原焙烧的还原剂和燃烧剂，将龙窑的节能和环保技术与选矿焙烧工艺结合，将尾矿中将弱磁性含铁成分转化为强磁性含铁矿物，以便经弱磁磁选回收，充分利用了龙窑烧砖技术成本低，节能减排，可连续工业生产的优点，且蜂窝状方砖利于还原，便于制作、搬运；以强磁选-还原焙烧-弱磁磁选工艺实现铁矿尾矿资源的二次回收。
考虑到，铁矿在焙烧还原后，立即加水降温还原效果不太好，或不降温拿出，有部分还原好的矿物，重新氧化变为弱磁性矿物，因此，本发明在龙窑下方增设闷矿仓，使还原后的矿砂在隔绝空气的环境中自然降温，使还原不充分的矿砂利用其它矿砂的温度进行二次还原，使还原效果达到最佳，可提高回收率的3～5％，使尾矿中弱磁性矿FeCO3、Fe2CO3最大程度上转化为强磁性矿物Fe3O4，从而生产出合格的精矿粉。
本发明工艺成熟稳定，操作简单，把尾矿中弱磁性矿FeCO3、Fe2O3回收利用，可提高尾矿回收率6～15％，且生产成本低，符合国家的产业鼓励政策，不仅适用于大型铁矿的尾矿二次利用，也适用于中小型铁矿的尾矿回收。适用于低品位的弱磁性矿物，对弱磁性矿物的组分没有太多的要求，具有广阔的市场；适合各矿山选矿厂，生产规模可大可小，对尾矿的适应性强，可广泛推广，形成标准化生产线。
本发明是采用如下技术方案实现的：龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺，工艺步骤如下：
a、将尾矿浆由泵池泵打入滚筛，由滚筛分离出合格的粒级矿物，并送入高梯度磁选机粗选，获得粗选尾矿；
b、将粗选尾矿经过滤机过滤，使之含水不超过其总重的10％，然后烘干或自然晾干；
c、按适合比例在已烘干或自然晾干的粗选尾矿中混合添加煤粉，制成蜂窝状方砖；
d、将蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，所述龙窑各窑室的下方分别建有闷矿仓，窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门，当窑室内蜂窝状方砖还原焙烧好后，手动开启窑室对应的闸门，窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温，并关闭闸门，向窑室内重新码放蜂窝状方砖进行还原焙烧；
e、待闷矿仓内的蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，并送入高频筛筛选合格粒级矿物，最后送入磁选机，经至少两段磁选选出精矿粉。
其中，步骤a中滚筛、步骤e中高频筛对矿物筛选的粒级要求按照目前选矿的工艺要求；步骤d中所述龙窑各窑室下方建造闷矿仓、并在窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门的结构改造对于本技术领域的技术人员来说很容易实现；步骤c中煤粉是对粗选尾矿中弱磁性矿物成分进行还原焙烧的还原剂和燃烧剂，为制成蜂窝状方砖而在粗选尾矿中混合添加煤粉的添加比例是否适合必然会影响尾矿焙烧还原效果、尾矿回收成本，如何以最少的用煤量达到最佳的还原效果，并在龙窑中能持续传导热能，使成本最低，对于本技术领域的技术人员来说，针对不同类尾矿，可以经有限次试验获得与各类尾矿对应的最佳添加比例。
与现有技术相比，本发明将待回收尾矿混合煤粉制成蜂窝状方砖，送入龙窑进行还原焙烧，以煤粉作为实现粗选尾矿中弱磁性矿物成分进行还原焙烧的还原剂和燃烧剂，将龙窑的节能和环保技术与选矿焙烧工艺结合，将尾矿中将弱磁性含铁成分转化为强磁性含铁矿物，以便经弱磁磁选回收，充分利用了龙窑烧砖技术成本低，节能减排，可连续工业生产的优点，且蜂窝状方砖利于还原，便于制作、搬运；以强磁选-还原焙烧-弱磁磁选工艺实现铁矿尾矿资源的二次回收。
考虑到，铁矿在焙烧还原后，立即加水降温还原效果不太好，或不降温拿出，有部分还原好的矿物，重新氧化变为弱磁性矿物，因此，本发明在龙窑下方增设闷矿仓，使还原后的矿砂在隔绝空气的环境中自然降温，使还原不充分的矿砂利用其它矿砂的温度进行二次还原，使还原效果达到最佳，可提高回收率的3～5％，使尾矿中弱磁性矿FeCO3、Fe2CO3最大程度上转化为强磁性矿物Fe3O4，从而生产出合格的精矿粉。
本发明工艺成熟稳定，操作简单，把尾矿中弱磁性矿FeCO3、Fe2O3回收利用，可提高尾矿回收率6～15％，且生产成本低，符合国家的产业鼓励政策，不仅适用于大型铁矿的尾矿二次利用，也适用于中小型铁矿的尾矿回收。适用于低品位的弱磁性矿物，对弱磁性矿物的组分没有太多的要求，具有广阔的市场；适合各矿山选矿厂，生产规模可大可小，对尾矿的适应性强，可广泛推广，形成标准化生产线。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式
一种龙窑焙烧还原弱磁尾矿工艺，如图1所示，工艺步骤如下：
a、将尾矿浆由泵池泵打入滚筛，由滚筛分离出合格的粒级矿物，并送入高梯度磁选机粗选，获得粗选尾矿；
b、将粗选尾矿经过滤机过滤，使之含水不超过其总重的10％，然后烘干或自然晾干；
c、按适合比例在已烘干或自然晾干的粗选尾矿中混合添加煤粉，制成蜂窝状方砖；
d、将蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，所述龙窑各窑室的下方分别建有闷矿仓，窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门，当窑室内蜂窝状方砖还原焙烧好后，手动开启窑室对应的闸门，窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温，并关闭闸门，向窑室内重新码放蜂窝状方砖进行还原焙烧；
e、待闷矿仓内的蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，并送入高频筛筛选合格粒级矿物，最后送入磁选机，经至少两段磁选选出精矿粉。
a、将尾矿浆由泵池泵打入滚筛，由滚筛分离出合格的粒级矿物，并送入高梯度磁选机粗选，获得粗选尾矿；
b、将粗选尾矿经过滤机过滤，使之含水不超过其总重的10％，然后烘干或自然晾干；
c、按适合比例在已烘干或自然晾干的粗选尾矿中混合添加煤粉，制成蜂窝状方砖；
d、将蜂窝状方砖放入龙窑的窑室内进行还原焙烧，所述龙窑各窑室的下方分别建有闷矿仓，窑室与闷矿仓间设有手动活动闸门，当窑室内蜂窝状方砖还原焙烧好后，手动开启窑室对应的闸门，窑室内还原焙烧好的蜂窝状方砖落入下方闷矿仓内，使蜂窝状方砖在隔绝空气的环境下自然降温，并关闭闸门，向窑室内重新码放蜂窝状方砖进行还原焙烧；
e、待闷矿仓内的蜂窝状方砖冷却后运出、磨矿，并送入高频筛筛选合格粒级矿物，最后送入磁选机，经至少两段磁选选出精矿粉。