CN103088208A

CN103088208A - 一种含锰含磷赤铁矿的处理方法

Info

Publication number: CN103088208A
Application number: CN2013100156867A
Authority: CN
Inventors: 王成彦; 尹飞; 揭晓武; 何发钰; 陈永强; 阮书锋; 杨卜; 杨永强; 居中军; 李强; 王军; 张永禄; 邢鹏; 郜伟; 柳杨; 王振文
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-05-08

Abstract

一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，涉及一种含锰含磷赤铁矿综合回收含锰含磷赤铁矿中的铁和锰的方法。其特征在于其处理过程的步骤依次包括：将含锰含磷赤铁矿原矿破碎后与粉煤混匀，制成粒料；将粒料进行还原焙烧；将高温水淬球磨；进行磁选分离得到精矿铁粉和尾矿；将尾矿进行硫酸浸出、过滤，滤液净化除杂；净化后液浓缩结晶制备硫酸锰。本发明的方法，适用性广，原矿无需细磨，金属化焙烧过程无需焦炭与炼焦煤，焙砂球磨磁选后Fe、Mn、P分离效果好；磁选尾矿锰富集效果好，采用常规浸出剂硫酸浸出，除杂、浓缩结晶后制得精制硫酸锰产品；工艺过程所用设备成熟，自动化程度高，易于控制，环境污染小，产品产值高。

Description

一种含锰含磷赤铁矿的处理方法

技术领域

一种含锰含磷赤铁矿的处理方法,涉及一种含锰含磷赤铁矿综合回收含锰含磷赤铁矿中的铁和锰的方法。

背景技术

目前，由于我国钢铁产品的产能持续上涨，对铁合金需求也剧增，但随之而来的能源、资源、排放压力巨大，随着国际社会对环保的日益重视，锰矿、铁矿等资源的短缺，人们不断寻找低品位锰矿、含锰铁矿、含磷鲕状赤铁矿等贫矿的综合利用方法。

国内外含锰赤铁矿储量大，但由于该矿物含锰、含磷、铁品位低，易采难选，且锰、铁、磷不易分离等原因至今未被合理利用。此类矿中铁主要以Fe₂O₃的形式存在，含Fe 30～46%，MnO 5～10%， P₂O₅ 0.3～1.5%， Al₂O₃ 3～10%， SiO₂ 10～20%等。此类矿石品位低，难冶炼，机械选矿法不能将此类矿中的铁锰分离和富集，以致这类矿石既不能炼铁，也不能作为锰系铁合金的原料，一直被视为垃圾矿丢弃，研究如何经济、合理地利用低品位含锰赤铁矿，对缓解我国锰、铁矿资源紧缺的矛盾、确保锰铁行业可持续发展具有十分重要的战略意义。

现有技术处理含锰低品位铁矿或贫锰矿主要采用：磁化焙烧—磁选法、富锰渣法。

磁化焙烧—磁选法：将含锰铁矿配入还原剂低温磁化焙烧，焙砂磨细至矿物单体解离后进行弱磁选铁，弱磁尾矿再利用强磁提高锰的品位，可得到铁品位～50%、回收率～60％的铁精矿及锰品位5～20%的尾矿，该方法处理铁精矿品位低，回收率低，尾矿含铁高、含Mn低。

富锰渣法：以高炉为主要设备，控制适当的炉温，使Fe、P尽量还原，而Mn尽量少还原，把Mn富集在渣中，获得高锰渣。较为先进的是高炉二步法用贫锰矿冶炼锰铁新工艺，该工艺的第一步是在高炉中对贫锰矿选择性还原，得到富锰渣，第二步是在另一座高炉中，以富锰渣搭配部分高碱度氧化镁烧结矿，生产碳素锰铁，但该方法对锰含量要求高，只限于处理含锰23～30%的锰铁矿。专利CN88104767.8的处理工艺为高炉二步法的改进，能处理含锰10～28%，含铁20%以上，Mn/Fe=0.2～2.0的贫锰矿，其第一阶段以回转炉为还原设备，采用煤作还原剂，得到固态的Fe和Mn，第二阶段利用熔炼炉对第一阶段的固态产物进行熔分，得到富锰渣和铁水，然而此类方法都无法处理含MnO 5～10%的含锰赤铁矿，且能耗高，成本高。

近年美国对锰铁矿石的分选做了大量的研究，结果表明：处理含锰铁矿石宜采用化学浸出处理，主要包括：氨基甲酸铵萃取法、硫酸盐法，还原焙烧—浸出法，还原焙烧—硫酸浸出法，细菌浸出法和氯化法等。但尚未研究出一种适于大规模生产的，具有一定经济效益的处理工艺。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术存在的不足，提供一种能高效分离锰铁，获得低磷优质铁水和精制硫酸锰，产品质量好，铁锰回收率高，成本低，环境污染小，易实现工业化生产的能综合回收含锰含磷赤铁矿的处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于其处理过程的步骤依次包括：

（1）将含锰含磷赤铁矿原矿破碎后与粉煤混匀，制成粒料；

（2）将粒料进行还原焙烧；

（3）进行高温水淬球磨；

（4）进行磁选分离得到精矿铁粉和尾矿；

（5）将尾矿进行硫酸浸出、过滤，滤液净化除杂；

（6）净化后液浓缩结晶制备硫酸锰。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（1）的将含锰含磷赤铁矿原矿破碎过程的破碎粒度为小于3mm超过85%，与占原矿重量15%～30%的粉煤混匀后，制成的粒矿直径为10～30mm。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于所述的粉煤为烟煤、无烟煤、褐煤中的一种或多种。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（2）的将粒料进行还原焙烧过程，还原焙烧设备采用回转窑、转底炉、多膛炉中的一种，热源为煤气或煤，助燃气体为空气，高温区温度为900～1050℃，高温区停留时间为0.5～3h，控制出炉烟气CO/CO₂为3.5～4.5。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（3）的将高温焙砂进行水淬球磨过程，是将焙砂经密封冷却筒冷却至400～750℃后，进行水淬急冷、球磨，球磨后矿粒度为小于0.074mm占85%～95%。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（4）的磁选分离过程，是将步骤（3）的球磨矿浆进行磁选，进矿矿浆固体质量浓度控制在15%～25%，磁场强度控制在800～1500奥斯特，得到精矿铁粉和尾矿。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，步骤（4）得到的铁粉熔分，添加0.1～2%的造渣剂，所述的造渣剂为CaO、CaCO₃中的一种或两种；温度控制1550～1650℃，时间0.5～3h，可制得低磷优质铁水。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的将尾矿进行硫酸浸出过程采用的硫酸溶液的浓度为0.8～1.5mol/L，液固比为2～5:1，浸出温度50～90℃，浸出时间1～4h，浸出终点pH值控制1～1.5。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的滤液净化除杂过程是将滤液调整pH值至2.5～5.0，经过滤、洗涤得到净化后硫酸锰溶液。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的滤液净化除杂过程是将滤液中加入CaO、CaCO₃、石灰石中的一种或多种调整pH。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于所述的步骤（6）是将步骤（5）得到的硫酸锰溶液浓缩结晶，离心过滤后所得硫酸锰晶粒干燥，制得精制硫酸锰；所述的浓缩结晶过程采用三效蒸发器、搪瓷釜或离心机。

本发明的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，原矿破碎后配入粉煤制粒，粒料金属化还原焙烧—磁选，可将精矿熔分制备含磷小于0.01%的优质铁水，尾矿稀硫酸浸出—除杂—浓缩结晶制备精制硫酸锰。与传统的处理贫锰矿、含锰铁矿的方法相比，该方法适用性广，对锰含量无特殊要求；原矿无需细磨，直接破碎至小于3mm即可，金属化焙烧过程无需焦炭与炼焦煤，焙砂球磨磁选后Fe、Mn、P分离效果好，所得精矿铁粉电炉熔分产出含磷小于0.01%的低磷铁水，可作为炼钢的优质原料；磁选尾矿锰富集效果好，采用常规浸出剂硫酸浸出，除杂、浓缩结晶后制得精制硫酸锰产品；工艺过程所用设备成熟，自动化程度高，易于控制，环境污染小，产品产值高。

本发明的方法处理含锰含磷赤铁矿，金属化焙烧—磁选过程，铁选出率90～95%，磷脱除率88～95%，精矿铁粉中：Fe 85～95%，P 0.05～0.15%，Mn 0.5～1.0%，Al₂O₃ <2%，SiO₂<4%；熔分制备优质铁水过程：铁回收率大于98%，磷脱除率95～99%，铁水中P～0.005%；制备精制硫酸锰过程：锰回收率大于85%，产品精制硫酸锰中硫酸锰（MnSO₄·H₂O）含量大于98%。

附图说明

图1 本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，以含锰含磷赤铁矿为原料，破碎后配入还原剂，混匀制粒，粒料金属化还原焙烧—磁选，精矿熔分制备优质铁水，尾矿硫酸浸出—净化—浓缩结晶制备精制硫酸锰。该方法主要包括如下步骤：

1、含锰含磷赤铁矿原矿破碎，碎矿粒度小于3mm超过85%，碎料配入15～30%的粉煤，混匀后制粒，粒料直径为10～30mm。

2、将步骤1粒矿金属化还原焙烧，控制温度950～1050℃，还原时间0.5～3h，炉内烟气CO/CO₂为3.5～4.5。

3、将步骤2得到的高温焙砂经密封筒缓冷至400～750℃后水淬急冷，水淬焙砂球磨，粒度为小于0.074mm占85～95%。

4、将步骤3得到的球磨矿浆进行磁选，矿浆质量浓度控制在15～25%，磁场强度控制在500～2000奥斯特，得到精矿矿浆和尾矿矿浆，经浓密过滤得到铁粉和尾矿。

5、将步骤4得到的铁粉熔分，温度1550～1600℃，时间0.5～3h，得到含磷小于0.01%的优质铁水。

6、将步骤4得到的尾矿用稀硫酸浸出，硫酸浓度为0.8～1.5mol/L，液固比为2～5:1，浸出温度50～90℃，浸出时间1～4h，浸出终点pH值控制1～1.5，浸出完后过滤，滤液用CaO、CaCO₃、石灰石中的一种或多种调节pH值至2.5～5.0除杂，过滤洗涤得到高纯硫酸锰溶液。

7、步骤6得到的高纯硫酸锰溶液浓缩结晶，制得精制硫酸锰。

实施例1

含锰含磷赤铁矿原矿（Fe 40%，MnO 5%， P₂O₅ 1%， Al₂O₃ 5%， SiO₂ 20%）破碎至小于3mm占88%，配入22%的烟煤，混匀后制粒（粒度30mm），粒料在回转窑内1000℃恒温焙烧2h，烟气CO/CO₂为4；焙砂缓冷至500℃水淬急冷，水淬焙砂球磨，磨矿粒度小于0.074mm占87%；控制矿浆质量浓度20%，磁场强度1000奥斯特磁选得到类海绵铁粉(Fe 90%，P 0.1%，Al₂O₃ 1.5%，SiO₂ 3.2%)和富锰尾矿(Mn 8%，Fe 6%)；类海绵铁粉1550℃熔分2h，得到优质铁水（P 0.005%，Mn 0.3%）；富锰尾矿采用1mol/L稀硫酸浸出，液固比4:1，浸出温度80℃，浸出时间3h，浸出终点pH值1.2，过滤后滤液用CaO调节pH值至3除杂，过滤后高纯硫酸锰溶液经浓缩结晶得到精制硫酸锰。

实施例2

含锰含磷赤铁矿原矿（Fe 35%，MnO 10%， P₂O₅ 1%， Al₂O₃ 9%， SiO₂ 20%）破碎至小于3mm占90%，配入20%的烟煤，混匀后制粒(粒度25mm)，粒料在回转窑内980℃恒温焙烧3h，烟气CO/CO₂为3.9；焙砂缓冷至550℃水淬急冷，水淬焙砂球磨，磨矿粒度小于0.074mm占93%；控制矿浆质量浓度20%，磁场强度1000奥斯特磁选得到类海绵铁粉(Fe 91%，P 0.08%，Al₂O₃ 1.6%，SiO₂ 3.3%)和富锰尾矿(Mn 9%，Fe 7%)；类海绵铁粉1580℃熔分1.5h，得到优质铁水（P 0.005%，Mn 0.2%）；富锰尾矿采用1.2mol/L稀硫酸浸出，液固比3:1，浸出温度90℃，浸出时间4h，浸出终点pH值1.0，过滤后滤液用CaCO₃调节pH值至3.5除杂，过滤后高纯硫酸锰溶液经浓缩结晶得到精制硫酸锰。

Claims

1.一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于其处理过程的步骤依次包括：

（1）将含锰含磷赤铁矿原矿破碎后与粉煤混匀，制成粒料；

（2）将粒料进行还原焙烧；

（3）进行高温水淬球磨；

（4）进行磁选分离得到精矿铁粉和尾矿；

（5）将尾矿进行硫酸浸出、过滤，滤液净化除杂；

（5）净化后液浓缩结晶制备硫酸锰。

2.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（1）的将含锰含磷赤铁矿原矿破碎过程的破碎粒度为小于3mm超过85%，与占原矿重量15%～30%的粉煤混匀后，制成的粒矿直径为10～30mm。

3.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于所述的粉煤为烟煤、无烟煤、褐煤中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（2）的将粒料进行还原焙烧过程，还原焙烧设备采用回转窑、转底炉、多膛炉中的一种，热源为煤气或煤，助燃气体为空气，高温区温度为900～1050℃，高温区停留时间为0.5～3h，控制出炉烟气CO/CO₂为3.5～4.5。

5.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（3）的将高温焙砂进行水淬球磨过程，是将焙砂经密封冷却筒冷却至400～750℃后，进行水淬急冷、球磨，球磨后矿粒度为小于0.074mm占85%～95%。

6.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（4）的磁选分离过程，是将步骤（3）的球磨矿浆进行磁选，进矿矿浆固体质量浓度控制在15%～25%，磁场强度控制在800～1500奥斯特，得到精矿铁粉和尾矿。

7.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的将尾矿进行硫酸浸出过程采用的硫酸溶液的浓度为0.8～1.5mol/L，液固比为2～5:1，浸出温度50～90℃，浸出时间1～4h，浸出终点pH值控制1～1.5。

8.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的滤液净化除杂过程是将滤液调整pH值至2.5～5.0，经过滤、洗涤得到净化后硫酸锰溶液。

9.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于步骤（5）的滤液净化除杂过程是将滤液中加入CaO、CaCO₃、石灰石中的一种或多种调整pH。

10.根据权利要求1所述的一种含锰含磷赤铁矿的处理方法，其特征在于所述的步骤（6）是将步骤（5）得到的硫酸锰溶液浓缩结晶，离心过滤后所得硫酸锰晶粒干燥，制得精制硫酸锰。