用高磷高硅贫铁矿生产直接还原铁的方法 技术领域
本发明涉及一种直接还原铁的生产方法，尤其是一种对低品位高磷高硅贫铁矿进行还原焙烧磁选，同步脱磷、脱硅，并得到直接还原铁的方法，属于矿石选冶结合的技术领域。
背景技术
由于世界经济的发展，各国对矿产资源需求日益增加。但资源型矿物却出现日渐减少的趋势，矿石价格逐年攀升。我国已探明的铁矿资源中，低品位、难选冶的铁矿石分布较为广泛，储量大，约有100亿吨，具有很大的开发潜力。由于这类矿资源的矿物组分比较复杂，且多种矿物紧密共生，嵌布粒度极细，综合铁品位较低、P等有害元素含量较高，因此，用常规的选矿方法极难选别。长期以来，先后有多家科研院所对此类矿石进行过选矿试验研究，但其指标都不理想，加之经济上不合理，难以用于工业生产。
目前国内对低品位铁矿石的开发利用，主要集中在选矿工艺及其设备的改进，以及冶炼新技术的研究开发上。比如利用干式磁选工艺能够成功回收品位在33.35％左右的磁铁矿；利用磨矿磁选方法还能够处理铁品位仅为9.71％的贫铁矿，对可磨性、选矿分离性好，成份单一，且硫、磷等有害元素含量低的铁矿石，均可通过现有的这些技术得到较好的处理。但对于成分复杂、嵌布粒度极细，而且磷含量很高的难选低品位矿石，用上述现有技术则无法选别。国内许多单位针对低品位难选铁矿石进行过多种研究，其最终产品多为金属化团块，其中的硫(S)、磷(P)等元素降幅不大；此外有的单位曾在实验室中采用化学药剂对其进行脱磷处理，但仅限于实验室阶段，未见后续报道和应用。国外，由于钢铁企业的优质矿石资源充足，资源压力相对较轻，对低品位矿石的开发利用情况较少，可借鉴经验不多，仅在欧洲用“双渣法”进行冶炼脱磷(P)。
因此，有必要研发一种能在选矿、冶金技术上有所突破，并使矿物组成复杂、各种矿物紧密共生、嵌布粒度极细的低品位高磷高硅贫铁矿得到充分利用的矿石处理方法，为我国钢铁工业的发展提供矿石资源，以缓解我国铁矿资源供需矛盾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用高磷高硅贫铁矿生产直接还原铁的方法，以将矿物组成复杂、各种矿物紧密共生、嵌布粒度极细的低品位高磷高硅贫铁矿中的磷、硅分离出去，同时获得低磷、低硅的直接还原铁，使该类铁矿石得到充分有效的利用，以解决我国当前铁矿资源供需矛盾的问题。
本发明通过下列技术方案实现：一种用高磷高硅贫铁矿生产直接还原铁的方法，其特征在于以低品位、高磷、高硅难选冶铁矿石为原料，经下列工艺步骤：
A、将矿石破碎至粒径小于15mm，按矿石∶还原剂∶脱磷剂＝100∶30～45∶25～50的质量比，将破碎的矿石与还原剂、脱磷剂混合均匀，在温度为1000～1200℃条件下，还原焙烧18～24小时，得松散的初级直接还原铁；
B、将步骤A的松散直接还原铁经常规磨矿、磁选，分离出细粒级的直接还原铁以及脉石和磷，以将磷、SiO2等杂质从矿石中分离出去；
C、将步骤B磁选出的细粒级直接还原铁粉，按常规压块得直接还原铁块，送炼钢炉中代替废钢作为炼钢原料。
所述步骤A的还原剂为褐煤、无烟煤、烟煤、半焦、焦炭粉中的一种；脱磷剂为硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙中的一种或几种的混合。
所述步骤A的矿石破碎用常规破碎设备完成，还原焙烧在常规回转窑或隧道窑中完成。
所述步骤B的磨矿在常规磨矿机上完成，磁选在常规磁选机上完成。
所述步骤B的磨矿、磁选至少为一次磨矿、磁选，具体磨矿、磁选次数视不同矿石的组成、紧密共生情况、嵌布粒度情况具体确定。
所述步骤C的压块在常规压力成型机上完成。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，能够在对矿石进行还原焙烧磁选的联合过程中，同步脱除高磷、高硅，同时得到的低磷、低硅直接还原铁即直接作为炼钢原料，从而使矿物组成复杂、各种矿物紧密共生、嵌布粒度极细的低品位高磷高硅贫铁矿得到充分利用。本发明不使用焦炭，省去了选矿、烧结、球团以及炼焦等高能耗、高污染工艺及设备，故投资小，工艺极为简单，而且脱除的含磷、含硅脉石进一步综合利用后，还可回收其中的有价元素，因此不产生废弃物，不污染环境，矿石中铁回收率高，脱磷、脱硅效果显著，彻底解决了因低品位高磷高硅铁矿石极为难选，从而导致冶炼困难，甚至不能直接用来冶炼等诸多问题，是一种绿色清洁环保的新工艺方法。本发明通过大量实验和半工业性生产，证明其技术经济效果显著，有效解决了我国当前铁矿资源供需矛盾的问题。
附图说明
图1为本发明之工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
所用铁矿石原矿的成份为：TFe：47.24％，P：0.907％，SiO2：16.78％。
经过下列步骤：
1、将上述原矿经常规破碎设备破碎至粒径小于15mm后，按矿石∶还原剂∶脱磷剂＝100∶30∶25的质量比，将破碎的矿石与煤粉还原剂、碳酸钠脱磷剂混匀，在RQ-35-2回转窑加热至1000℃时，将其加入回转窑中，在该温度及回转窑转速为3r/min条件下，焙烧18小时，得松散的初级直接还原铁；
2、将1步骤的松散初级直接还原铁配成质量浓度为67％的矿浆，送常规磨矿机内磨矿3min，磨矿细度为：-0.074mm(200目)的占70％；在磁场强度为110kA/m(14000e)的条件下进行粗磁选；磁选出的精矿再送入常规磨矿机中磨矿20min，磨矿细度为：-0.030mm(500目)的占90％；在磁场强度为110kA/m(14000e)的条件下进行精磁选，磁选出TFe：81.61％，P：0.166％，SiO2：3.51％，MFe：74.67％，回收率：80.16％，金属化率：91.49％的直接还原铁；
3、将上述2步骤磁选出的直接还原铁经常规压块成型机压块后，得直接还原铁块，送炼钢炉中代替废钢作为炼钢原料。
实施例2
所用氧化矿的原矿成份为：TFe：45.62％，P：0.91％，SiO2：16.78％。
经过下列步骤：
1、将上述原矿经常规破碎设备破碎至粒径小于15mm后，按矿石∶还原剂∶脱磷剂＝100∶45∶50的质量比，将破碎的矿石与褐煤粉还原剂、硫酸钠脱磷剂混匀，分装在罐内，放入尺寸为2.6×3.0×120米的隧道窑内，在温度为1150℃条件下，焙烧50h，其中高温还原时间为24小时，得焙烧矿，焙烧矿成份为：TFe：40.23％，P：0.76％，SiO2：18.52％，MFe：36.56％；
2、将步骤1的焙烧矿配成质量浓度为50％的矿浆，经常规球磨机磨矿20min、常规磁选机磁选，磁场强度11000e，获得TFe：81.45％，P：0.19％，SiO2：5.85％，MFe：77.59％，回收率：89.08％，金属化率：95.26％的直接还原铁；
3、将上述2步骤磁选出的直接还原铁经常规压块成型机压块后，得直接还原铁块，送炼钢炉中代替废钢作为炼钢原料。
实施例3
所用氧化矿的原矿成份为：TFe：47.24％，P：0.907％，SiO2：16.78％。
经过下列步骤：
1、将上述原矿经常规破碎设备破碎至粒径小于15mm后，按矿石∶还原剂∶脱磷剂＝100∶38∶30的质量比，将破碎的矿石与焦炭粉还原剂、碳酸氢钙脱磷剂混匀，分装在罐内，放入尺寸为2.2×2.6×100米隧道窑内，在温度为1200℃条件下，焙烧50h，其中高温还原时间20小时，得焙烧矿，焙烧矿的成份为：TFe：31.75％，P：0.74％，SiO2：19.82％，MFe：25.78％；
2、将步骤1的焙烧矿配成质量浓度为50％的矿浆，经常规棒球磨机磨矿10min，常规筒式磁选机磁选，磁场强度1000e，获得TFe：86.58％，P：0.10％，SiO2：4.08％，MFe：83.9％，回收率：89.08％.金属化率：96.9％的直接还原铁；
3、将上述2步骤磁选出的直接还原铁经常规压块成型机压块后，得直接还原铁块，送炼钢炉中代替废钢作为炼钢原料。
上述实施例的金属化率均能达到90％以上。这说明用回转窑、隧道窑生产直接还原铁工艺可行。但是要注意结圈，这是回转窑生产的最大问题。而隧道窑的最大问题是劳动强度大、还原时间长、生产效率低。因此在工业试验生产中还应更多的做工作，达到最优化的工艺条件以便节约成本。