一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法

摘要

本发明主要涉及一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，该预处理方法包括对所述铁精矿的矿料进行微波焙烧和微波焙烧后的水冲洗；并且，在所述微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态。采用本发明的本发明的对含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，不需要额外加入还原剂，可以使铁精矿中氟、钾和钠元素富集于矿料料层底部的薄层中，冲洗去除率高，同是能够有效回收从铁精矿中脱除的氟、钾和钠元素，防止了氟、钾和钠元素脱除过程中烟气及冲洗水对大气和水体造成污染，并且，采用微波对矿料料层进行加热，代替了配碳或使用燃气，可同时减轻环境污染，并加快焙烧生产效率。

权利要求

1.一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，其特征在于所述的预处理方法包括对所述铁精矿的矿料进行微波焙烧和微波焙烧后的水冲洗；并且，在所述微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态；所述焙烧温度为1100℃～1150℃，焙烧时间为30～

40min；

所述铁精矿中铁元素的重量百分含量为60wt％～65wt％，氧化钾的重量百分含量为

0.15wt％～0.30wt％，氧化钠的重量百分含量为0.15wt％～0.30wt％，氟元素的重量百分含量为0.1wt％～0.7wt％；

通过在所述的矿料料层下方设置抽风系统，在微波焙烧过程中启动抽风，保持矿料料层下部处于8～12kPa的负压状态；

所述铁精矿的矿料平铺在工业微波炉的炉箅上进行所述的微波焙烧，其中，矿料料层厚度为200～300mm。

2.根据权利要求1所述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，其特征在于，所述铁精矿的矿料在进行微波焙烧前添加水进行处理。

3.根据权利要求1所述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，其特征在于，所述铁精矿的矿料为150目以下的粒子。

4.根据权利要求1所述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，其特征在于，采用在矿料料层下方安装多个均匀分布的喷嘴从下向上向矿料料层底部喷水进行所述的微波焙烧后的水冲洗，其中，水压为3～5MPa，用水流量为200～300L/min，冲洗时间为5～15min。

5.根据权利要求1所述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，其特征在于，所述的预处理方法还包括以下对氟、钾和钠元素的回收处理：微波焙烧中产生的烟气通入冲洗过微波焙烧后的矿料的水中，得待回收浆液，然后对上述待回收浆液进行过滤得滤液，往上述滤液中加入氢氟酸，将其中的氧化钾和氧化钠转化成氟化钾和氟化钠，然后加热浓缩分离。

说明书

一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工冶金领域，具体涉及一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法。

背景技术

[0002] 铁精矿如白云鄂博铁精矿是一种同时含有氟、钾和钠元素等有害元素特殊铁精矿，其铁元素重量百分含量为62wt％左右，氟元素重量百分含量为0.7wt％以下，氧化钾(K2O)和氧化钠(Na2O)的重量百分含量均在0.15％～0.30％的水平。氟、钾和钠元素对铁精矿为原料生产的烧结矿和球团矿的质量，以及高炉炼铁过程产生诸多不利影响，如烧结矿粘结相强度低，球团矿还原膨胀率高，烧结矿和球团矿软融温度低、熔融区间宽等不利影响；高炉炉渣的热稳定性差，不利于高炉顺行，并影响高炉长寿。如果在烧结矿和球团矿生产之前，对铁精矿进行预处理，脱除其中的氟、钾和钠元素等有害元素，将有效提高烧结矿和球团矿的质量，并减轻对高炉炼铁的危害。

[0003] 发明专利申请CN 102367513A公开了“一种炼铁烧结矿脱除钾、钠的方法”，该专利申请提出通过提高烧结过程的还原性气氛来脱除烧结矿中的氧化钾和氧化钠。发明专利申请CN 103397177A公开了“一种铁矿石中提取钾钠并同步制备炼铁炉料的方法”，其中也提出通过配碳在球团焙烧过程中制造还原性气氛，促使氧化钾和氧化钠还原成金属钾和钠的蒸气，从铁精矿中脱除。但是，对于上述采用还原性气氛脱除矿中的氧化钾和氧化钠，其最高脱除率分别仅在60％和30％左右。一方面，虽然金属钾、钠的熔点和沸点较低，金属钠的沸点为883℃，金属钾的沸点为764℃，容易从料层中挥发，但是料层边缘位置的还原性气氛有限，即使钾、钠蒸气挥发至料层边缘，会很快被空气中的氧气氧化，又重新生成氧化钾和氧化钠，而氧化钾和氧化钠的沸点较高，分别为1500℃和1275℃，使其在料层的边缘凝结，形成比较厚的含氧化钾和氧化钠的矿料层，降低钾、钠的脱除率；另一方面，烧结料层停留在氧化钾和氧化钠能够被碳直接还原或被CO间接还原的温度段的时间很短暂，而且烧结料层的配碳量也很有限，只有4％左右，因此，铁精矿中依靠配碳还原降低氧化钾和氧化钠含量的可行性较差。

发明内容

[0004] 为了更加有效脱除含氟、钾和钠元素的铁精矿中的氟、钾和钠等有害元素，本发明采用以下的通过利用微波焙烧，焙烧过程中产生的含有氟、钾和钠元素的物质一部分进入烟气中，另一部分通过在微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态，从而富集在矿料料层的底部，焙烧结束后，利用水冲洗矿料料层的底部去除氟、钾和钠元素的新的技术方案：

[0005] 一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，所述的预处理方法包括对所述铁精矿的矿料进行微波焙烧和微波焙烧后的水冲洗；并且，在所述微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态。

[0006] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，所述铁精矿中铁元素的重量百分含量为60wt％～65wt％，氧化钾的重量百分含量为0.15wt％～0.30wt％，氧化钠的重量百分含量为0.15wt％～0.30wt％，氟元素的重量百分含量为
0.1wt％～0.7wt％。

[0007] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，通过在所述的矿料料层下方设置抽风系统，在微波焙烧过程中启动抽风，保持矿料料层下部处于8～12kPa的负压状态。

[0008] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，所述铁精矿的矿料平铺在工业微波炉的炉箅上进行所述的微波焙烧，其中，矿料料层厚度为200～300mm，焙烧温度为1100℃～1150℃，焙烧时间为30～40min。

[0009] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，所述铁精矿的矿料在进行微波焙烧前添加水进行处理。

[0010] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，所述铁精矿的矿料为150目以下的粒子。

[0011] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，采用在矿料料层下方安装多个均匀分布的喷嘴从下向上向矿料料层底部喷水进行所述的微波焙烧后的水冲洗，其中，水压为3～5MPa，用水流量为200～300L/min，冲洗时间为5～15min。

[0012] 作为上述的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法的优选方案，所述的预处理方法还包括以下对氟、钾和钠元素的回收处理：将微波焙烧中产生的烟气通入所述冲洗过微波焙烧后的矿料的水中，得待回收浆液，然后对上述待回收浆液进行过滤得滤液，往上述滤液中加入氢氟酸，将其中的氧化钾和氧化钠转化成氟化钾和氟化钠，然后加热浓缩分离。

[0013] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，提供了一种通过保持矿料料层下部处于负压状态进行微波焙烧，然后利用水冲洗矿料料层的底部，对含氟、钾和钠元素的铁精矿进行氟、钾和钠元素去除预处理的新的技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

[0014] 1)本发明不需要额外加入还原剂，减少带入其他杂质，利用微波加热料层，消除燃煤污染；

[0015] 2)可以使铁精矿中氟、钾和钠元素富集于矿料料层底部的薄层中，冲洗去除率高，氟、钾和钠元素的去除率分别可以达到75wt％～80wt％、70wt％～75wt％、60wt％～70wt％；

[0016] 3)能够有效回收从铁精矿中脱除的氟、钾和钠元素，防止了氟、钾和钠元素脱除过程中烟气及冲洗水对大气和水体造成污染；

[0017] 4)采用微波对矿料料层进行加热，代替了配碳或使用燃气，可同时减轻环境污染，并提高焙烧生产效率。

附图说明

[0018] 图1是本发明的一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法工艺流程图。

具体实施方式

[0019] 本发明的一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，所述的预处理方法包括对所述铁精矿的矿料进行微波焙烧和微波焙烧后的水冲洗；并且，在所述微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态。

[0020] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，所述的氟元素主要以萤石(CaF2)的形式存在，1100℃以上氟化钙能与含氟、钾和钠元素的铁精矿中的二氧化硅反应生成氟化硅，氟化硅在室温下即为气体；在微波焙烧过程中，反应生成的氟化硅进入焙烧烟气。由于矿料中含水，焙烧过程中水与萤石会生成氟化氢，生成的氟化氢也进入焙烧烟气。同时，氟化钙与氧化钾或氧化钠分别反应生成氟化钾和氟化钠，氟化钾和氟化钠的沸点分别为1505℃和1704℃。采用微波辐射对料层进行加热，与传统的烧结矿和球团矿生产工艺相比，料层内温度分布将更加均匀，在微波焙烧过程中，同时保持矿料料层下部处于负压状态，生成的氟化钾和氟化钠以及铁精矿中原有的氧化钠和氧化钾容易在矿料料层底部凝结成薄层，用水冲洗矿料料层底部便能够有效清除。

[0021] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，通常，所述铁精矿中铁元素的重量百分含量为60wt％～65wt％，氧化钾的重量百分含量为0.15wt％～0.30wt％，氧化钠的重量百分含量为0.15wt％～0.30wt％，氟元素的重量百分含量为0.1wt％～0.7wt％，典型的含氟、钾和钠元素的铁精矿如白云鄂博铁精矿，上述各组分重量百分含量可以采用电感耦合全谱直读等离子发射光谱仪(ICP)检测计算获得。

[0022] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，为了在所述微波焙烧过程中，保持矿料料层下部处于负压状态，可以采用现有技术中各种形成负压的方式保持矿料料层下部处于负压状态，作为比较常用和简便的方式，可以在所述的矿料料层下方设置抽风系统，在微波焙烧过程中启动抽风，保持矿料料层下部处于负压状态，所述负压状态的压力优选为8～12kPa。

[0023] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，微波焙烧装置可以采用常用的工业微波炉，综合考虑其效率，优选将铁精矿的矿料平铺在工业微波炉的炉箅上，其中，料层厚度优选为200～300mm，焙烧温度优选为1100℃～1150℃，焙烧时间优选为30～40min。

[0024] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，为了保证焙烧过程料层的透气性，优选在铁精矿的矿料进行微波焙烧前，将铁精矿的矿料粒子磨碎至150目以下，最好是往上述磨碎至150目以下的矿料中添加水进行处理，水的添加量一般为矿料重量的7wt％～8wt％，处理时间为6～8min，由于低碱度有利于微波焙烧后铁精矿中氟、钾、钠元素的脱除，因此仅加入纯水之外，不配加其他辅助原料。

[0025] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，为了便于微波焙烧后的水冲洗，优选采用在矿料料层下方安装多个均匀分布的喷嘴从下向上向矿料料层底部喷水进行所述的微波焙烧后的水冲洗，其中，水压优选为3～5MPa，用水流量优选为200～300L/min，冲洗时间优选为5～15min。

[0026] 本发明的含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法，所述的预处理方法还包括以下对氟、钾和钠元素的回收处理：微波焙烧中产生的烟气通入冲洗过微波焙烧后的矿料的水中，得待回收浆液，然后对上述待回收浆液进行过滤得滤液，往上述滤液中加入氢氟酸，将其中的氧化钾和氧化钠转化成氟化钾和氟化钠，其中所述氢氟酸优选氟化氢重量百分含量为25wt％～35wt％。由于相同温度下氟化钾和氟化钠在水中的溶解度差别很大，可以将上述加入了氢氟酸的待回收浆液加热浓缩对氟化钾和氟化钠进行分离。例如，80℃下氟化钾和氟化钠在水中的溶解度分别为150g/L和5g/L，故在80℃～90℃温度下对含氟化钾和氟化钠的待回收浆液进行浓缩，待浓缩浆液中氟化钾的浓度为150～165g/L时，对浓缩浆液进行过滤，得到的滤渣即为氟化钠，再将滤液蒸干即得到氟化钾。

[0027] 为了更好的理解本发明，以下结合具体的实施例对发明的一种含氟、钾和钠元素的铁精矿的预处理方法作进一步说明：

[0028] 实施例

[0029] 如图1所示的工艺流程：

[0030] (1)含氟、钾和钠元素的铁精矿矿料制备：将表1所示组成的含氟、钾和钠元素的白云鄂博铁精矿加入球磨机内磨碎至矿物物料粒子在150目以下，然后添加8％的纯水处理6min；

[0031] 表1白云鄂博铁精矿化学组成，wt％

[0032]

[0033] (2)微波焙烧：采用微波加热的方法对上述的含氟、钾和钠的铁精矿矿料进行焙烧，并在焙烧料层下方设置有抽风系统进行抽风使矿料料层下部保持负压，使微波焙烧过程中的氟、钾和钠元素富集在铁精矿矿料底部，或进入焙烧的烟气中，其中，焙烧的烟气通入以下对微波焙烧后的矿料进行水冲洗后的水中形成待回收浆液；微波焙烧过程中，将含氟、钾和钠元素的铁精矿矿料平铺在工业微波炉的炉箅上，料层厚度为250mm，焙烧温度控制在1100℃～1150℃，焙烧时间为35min，保持矿料料层下部处于8～12kPa的负压状态；

[0034] (3)水冲洗：微波焙烧结束后，通过在矿料料层下方安装的多个均匀分布的喷嘴从下向上向矿料料层底部喷水进行冲洗，使含氟、钾和钠元素的化合物均比较完全地进入水中，其中，水压为4MPa，用水流量为250L/min，冲洗时间为10min；

[0035] (4)待回收浆料中的氟、钾和钠元素的回收处理：对待回收浆料进行过滤，向过滤后的滤液中加入氟化氢重量百分含量为30wt％的氢氟酸，在80℃的温度下对溶液进行浓缩，待浓缩液中氟化钾的浓度为155g/L时，对浓缩浆液进行过滤，得到的滤渣即为氟化钠，再将滤液在80℃蒸干即得到氟化钾。

[0036] 脱氟、钾和钠元素后的白云鄂博铁精矿中氟、钾和钠元素的脱除率分别为76.43wt％、72.94wt％、66.52wt％，其化学组成如表2所示。

[0037] 表2脱氟、钾和钠元素后的白云鄂博铁精矿化学组成，wt％

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