復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)的應(yīng)用

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1、復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)的應(yīng)用周偉1陶立群2唐竹勝2（1鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司；2沈陽博聯(lián)特熔融還原科技有限公司）摘要：針對(duì)我國(guó)復(fù)雜難選鐵礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，闡述了復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)研究現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展，詳細(xì)介紹了40萬t/a廢棄硫酸渣回收利用工程、50萬t/a高磷鮞狀赤鐵礦渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)中試基地工程。關(guān)鍵詞：復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝工業(yè)應(yīng)用我國(guó)鐵礦資源的主要特點(diǎn)是貧、細(xì)、雜，復(fù)雜難選鐵礦資源占中國(guó)鐵礦資源的93%以上，由于國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鐵礦資源匱乏、復(fù)雜難選鐵礦石利用率低、鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能不足，致使國(guó)內(nèi)鐵礦石供需

2、矛盾日趨緊張，已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的資源瓶頸。因此，合理有效地開發(fā)國(guó)內(nèi)鐵礦資源，特別是受當(dāng)前常規(guī)選礦技術(shù)限制而未能有效利用的復(fù)雜難選鐵礦資源，成為國(guó)內(nèi)礦業(yè)和冶金行業(yè)面臨的關(guān)注重點(diǎn)。近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)復(fù)雜難選鐵礦石的高效開發(fā)利用開展了大量的研究工作，并取得了一定的研究成果，但能實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的成果并不多。在復(fù)雜難選鐵礦資源合理開發(fā)利用過程中，由于選冶綜合利用工藝技術(shù)不完善，裝備水平相對(duì)落后，導(dǎo)致鐵精礦品位、金屬化率、回收率較低，難以滿足低成本冶煉的要求。為此，針對(duì)某些復(fù)雜難選鐵礦石，我國(guó)相關(guān)科研工作者將礦物加工、冶金和冶金物理化學(xué)等多學(xué)科有機(jī)結(jié)合，突破“選礦—球團(tuán)(燒結(jié))

3、—高爐冶煉”的傳統(tǒng)理念，提出“渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)”處理復(fù)雜難選鐵礦石，取得了一定的成績(jī)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。l復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)簡(jiǎn)介復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原技術(shù)是指將不能直接作為高爐原料的復(fù)雜難選鐵礦石在比磁化焙燒更高的溫度和更強(qiáng)的還原氣氛(有的需要借助反應(yīng)助劑或其他外加劑的作用)，將復(fù)雜難選鐵礦石中的三價(jià)鐵或二價(jià)鐵還原成單質(zhì)鐵，并使單質(zhì)鐵生長(zhǎng)到一定粒度的金屬鐵顆粒(金屬鐵)，以便于后續(xù)選冶處理[1～2]。“直接還原”特指在高爐軟熔帶以下的固體碳與熔體中三價(jià)鐵或二價(jià)鐵直接發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬鐵的過程?！叭廴谶€原”13是指不用高爐而在高溫熔融

4、狀態(tài)下還原鐵礦石，獲得與高爐鐵水相似的液態(tài)鐵水的過程。直接還原和熔融還原對(duì)原料要求較高，通常為高品位塊礦、鐵精礦或氧化球團(tuán)。渣鐵分離還原是介于“直接還原”和“熔融還原”之間的一種狀態(tài)，該工藝包含復(fù)雜難選鐵礦石中的鐵氧化物還原和金屬鐵顆粒長(zhǎng)大兩個(gè)過程，其產(chǎn)品為金屬鐵顆粒，不同于直接還原產(chǎn)品(DRI)和熔融還原產(chǎn)品(液態(tài)鐵水)。渣鐵分離還原的原料是復(fù)雜難選鐵礦石，原料成分復(fù)雜，還原過程不僅包含鐵氧化物的還原相變，還存在其他礦物的還原及礦物之間更復(fù)雜的反應(yīng)，將復(fù)雜、很細(xì)的難選鐵礦物在較低的還原溫度下，將其還原成金屬鐵的同時(shí)，使金屬鐵顆粒長(zhǎng)大，通過磨選，實(shí)現(xiàn)金屬鐵與脈石分離，從而

5、獲得品位90%以上、金屬化率93%以上、回收率93%以上的金屬鐵產(chǎn)品。因此，渣鐵分離還原與非高爐煉鐵中的“直接還原”和“熔融還原”有本質(zhì)的區(qū)別，為避免與已有概念發(fā)生混淆，將其稱為“渣鐵分離還原”更為合適。因此，復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)是指將復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原后得到的金屬鐵顆粒和硅酸鹽混合物，經(jīng)磨選或篩分后，再經(jīng)非高爐高溫熔融冶煉，獲得液態(tài)半鋼鐵水產(chǎn)品的過程。2復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)進(jìn)展近年來，相關(guān)科研單位采用渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)處理復(fù)雜難選鐵礦石，取得了一定的成績(jī)。如：湖南高磷鮞狀赤鐵礦石[3]、吉林臨江羚羊鐵礦石[4

6、]、白云鄂博氧化礦石[5]、釩鈦磁鐵礦[6]等復(fù)雜難選鐵礦石經(jīng)深度還原(1000℃～1300℃)—磁選后，產(chǎn)品鐵品位和鐵回收率與磁化焙燒(800℃～950℃)相比，有大幅度的提升，產(chǎn)品鐵品位≥80%，鐵回收率≥90%，金屬化率90%～95%，但技經(jīng)指標(biāo)仍然不理想。根據(jù)已有研究結(jié)果，采用渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)處理復(fù)雜難選鐵礦石可以取得良好的指標(biāo)，但試驗(yàn)研究轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用還涉及以下問題：在工藝中如何控制礦石中有害元素和有益元素的走向；如何控制金屬鐵顆粒生長(zhǎng)尺寸，抑制金屬鐵顆粒中含鐵硅酸鹽的夾雜；如何控制反應(yīng)進(jìn)程、提高反應(yīng)效率、降低反應(yīng)能耗、減少渣量和其他廢氣、廢水等污染

7、物的排放；如何提高產(chǎn)品的鐵品位和質(zhì)量，以抵消渣鐵分離過程中還原劑和能耗的成本；適宜的渣鐵分離還原裝備等。針對(duì)上述問題，沈陽博聯(lián)特熔融還原科技有限公司，依托東北大學(xué)在冶金領(lǐng)域?qū)W科優(yōu)勢(shì)，經(jīng)多年潛心研究，該公司已擁有自主產(chǎn)權(quán)的多項(xiàng)發(fā)明、專利和整套冶金生產(chǎn)工藝技術(shù)，具備生13產(chǎn)直接還原鐵和熔融還原煉鐵項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、施工和工程總包的能力。特別是在復(fù)雜難選鐵礦石渣鐵分離還原冶選聯(lián)合工藝技術(shù)方面，獨(dú)樹一幟。采用博聯(lián)特公司的渣鐵分離還原工藝技術(shù)和裝備，可以處理鮞狀赤鐵礦、羚羊石鐵礦、菱鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等難選鐵礦；釩鈦磁鐵礦、硼鐵礦、紅土