一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺制造技术

一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，包括以下步骤：1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团；2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气；3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣；4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液；5)提炼白炭黑：向硅酸钠溶液中加入酸洗涤，析出硅酸沉淀，过滤得到滤液，干燥硅酸沉淀得到白炭黑。本申请提供的方案，能够利用高硅铁矿生产白炭黑，提高白炭黑的品质。

A process for producing ultra pure nano silica from high silicon iron ore

【技术实现步骤摘要】
一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺
本专利技术涉及一种生产白炭黑的工艺，具体涉及一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，属于铁矿冶金

技术介绍
截止2018年，我国铁矿石资源保有储量约470亿t，但97％为贫矿，平均铁品位仅为34.29％，比世界铁矿石平均铁品位(48.24％)低14个点，比四大矿山铁矿石平均铁品位(56.07％)低22个点。这种矿石在我国湖南衡阳、宁乡等地储量巨大，仅衡阳市境内的洞口铁矿储量达5～6亿吨，但这些矿石一般含铁矿物嵌布粒度极细，达到-400目，甚至-600目以上，常规选矿手段难以得到有效富集。处理铁矿石传统的高温冶金工艺主要包括磁化焙烧、直接还原(煤基法和气基法)及配料烧结-高炉炼铁法。磁化焙烧虽然是从铁矿石中回收金属铁较好的处理工艺，但产品为磁铁矿及少量浮士体，产品档次低，价格便宜。同时，该工艺无论是回转窑法、竖炉法，还是流化床法，由于其铁回收率低、还原程度难以均匀化及设备大型化的难题等未解决，目前均停留在实验室研究阶段。配矿烧结-高炉法为我国低品位矿的利用提供一条思路，但是该方法吨铁水的能耗高、渣量大，既浪费宝贵了焦煤资源，又会造成炉料顺行困难。在国家节能环保和高炉精料方针的号召下，该工艺将会逐渐被淘汰。目前传统直接还原工艺中气基法和部分煤基法需要使用氧化球团，而高硅低品位铁矿石采用氧化球团-直接还原工艺的吨铁能耗非常大，不具有节能环保优势。部分煤基还原工艺可以采用矿-煤复合球团进行生产，但是高硅铁矿石在传统直接还原的高温条件下会产生大量铁橄榄石，造成铁回收失败。因此，从高硅低品位铁矿石中高效回收铁资源成为难点。与此同时，针对该高硅铁矿含硅量高的特点，若能够充分利用生产还原铁粉的工艺环节，助力于后期高硅尾渣的处理，生产优质的硅酸钠，再利用优质的硅酸钠生产超纯的白炭黑，将会有效提高该铁粉还原工艺的副产值。因此，如何提供一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其能够利用高硅铁矿生产白炭黑，提高白炭黑的生产品质，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于利用高硅铁矿生产白炭黑，提高白炭黑的品质。本专利技术提供一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，包括以下步骤：1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团。2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气。3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣。4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液。5)提炼白炭黑：向硅酸钠溶液中加入酸洗涤，析出硅酸沉淀，过滤得到滤液，干燥硅酸沉淀得到白炭黑。根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺：一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，包括以下步骤：1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团。2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气。3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣。4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液。5)提炼白炭黑：向硅酸钠溶液中加入酸洗涤，析出硅酸沉淀，过滤得到滤液，干燥硅酸沉淀得到白炭黑。作为优选，步骤3)中超细磨装置的出料粒度为600-900目。优选为750-850目。作为优选，步骤2)中低温加热的温度为800℃-1200℃，优选为900℃-1000℃，更优选为900℃-980℃。作为优选，步骤2)中低温加热的时间为15-45min，优选为20-30min。作为优选，步骤1)中，包括以下步骤：1a)破碎铁矿石得到铁矿石碎料，破碎内配煤得到内配煤碎料。1b)将铁矿石碎料和内配煤碎料在粘结剂的作用下配料、磨矿，得到球团原料。1c)球团原料在造球装置中，制成球团。1d)干燥球团：将球团在第一干燥装置进行干燥预热得到待烧结球团。作为优选，步骤2)中排出的烧结烟气通入步骤5)中的硅酸钠溶液中，得到净化烟气。或步骤2)中排出的烧结烟气先通入第一干燥装置对球团进行干燥，再通入步骤5)中的硅酸钠溶液中，得到净化烟气。作为优选，净化烟气通入步骤3)中的超细磨装置防止铁氧化。作为优选，步骤5)中的滤液通入造球装置中参与步骤1c)的造球过程。作为优选，步骤4)中，采用逆流浸出法从高硅尾渣中浸出硅酸钠溶液。其中，包括以下步骤。4a)高硅尾渣正向碱浸：第一层碱浸单元碱浸后的高硅尾渣进入第二层碱浸单元进行碱浸。第二层碱浸单元碱浸后的高硅尾渣进入第三层碱浸单元进行碱浸。4b)浸出溶液逆向排出：在第三层碱浸单元加入碱液，第三层浸出溶液加入到第二层碱浸单元，第二层浸出溶液加入到第一层碱浸单元，第一层碱浸单元的浸出溶液通入硅酸钠存储容器中。4c)保持弱碱性：向第一层碱浸单元和第二层碱浸单元补入碱液，保持第一层碱浸单元和第二层碱浸单元溶液PH值为7-9，优选为7.5-8.5。作为优选，步骤4)中碱浸后剩余的滤渣作为粘结剂参与到步骤1)中的待烧结球团制取过程。作为优选，步骤2)中产生的烧结烟气与步骤4)中的固液混合物进行换热。根据本专利技术的第二个实施方案，提供一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺：一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，包括以下步骤：1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团。2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气。3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣。4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液。5)生成白炭黑：将硅酸钠溶液喷入100-600℃二氧化碳气体中，得到高硅含钠固体；再对高硅含钠固体进行稀酸洗涤、过滤得到滤液，干燥固体得到白炭黑。作为优选，步骤3)中超细磨装置的出料粒度为600-900目。优选为750-850目。作为优选，步骤2)中低温加热的温度为800℃-1200℃，优选为900℃-1000℃，更优选为900℃-980℃。作为优选，步骤2)中低温加热的时间为15-45min，优选为20-30min。作为优选，步骤1)中，包括以下步骤：1a)破碎铁矿石得到铁矿石碎料，破碎内配煤得到内配煤碎料。1b)将铁矿石碎料和内配煤碎料在粘结剂的作用下配料、磨矿，得到球团原料。1c)球团原料在造球装置中，制成球团。1d)干燥球团：将球团在第一干燥装置进行干燥预热得到待烧结球团。作为优选，步骤2)中排出的烧结烟气通入步骤5)中的硅酸钠溶液中，得到净化烟气。或步骤2)中排出的烧结烟气先通入第一干燥装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团；/n2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气；/n3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣；/n4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液；/n5)提炼白炭黑：向硅酸钠溶液中加入酸洗涤，析出硅酸沉淀，过滤得到滤液，干燥硅酸沉淀得到白炭黑。/n

【技术特征摘要】
1.一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团；
2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气；
3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣；
4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液；
5)提炼白炭黑：向硅酸钠溶液中加入酸洗涤，析出硅酸沉淀，过滤得到滤液，干燥硅酸沉淀得到白炭黑。


2.一种高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制作还原物料：将高硅铁矿制作成待烧结球团；
2)还原待烧结球团：高温加热待烧结球团，得到还原球团，排出烧结烟气；
3)破碎磨选出高硅尾渣：破碎还原球团得到还原碎料，采用超细磨装置磨选还原碎料得到还原粉料，磁选还原粉料得到高硅尾渣；
4)提取硅酸钠溶液：向高硅尾渣中加入碱液得到固液混合物，浸出硅酸钠溶液；
5)生成白炭黑：将硅酸钠溶液喷入100-600℃二氧化碳气体中，得到高硅含钠固体；再对高硅含钠固体进行稀酸洗涤、过滤得到滤液，干燥固体得到白炭黑。


3.根据权利要求1或2所述高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，步骤3)中超细磨装置的出料粒度为600-900目；优选为750-850目。


4.根据权利要求3所述高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，步骤2)中低温加热的温度为800℃-1200℃，优选为900℃-1000℃，更优选为900℃-980℃；和/或
步骤2)中低温加热的时间为15-45min，优选为20-30min。


5.根据权利要求1-4中任一项所述高硅铁矿石生产超纯纳米白炭黑的工艺，其特征在于，步骤1)中，包括以下步骤：
1a)破碎铁矿石得到铁矿石碎料，破...

【专利技术属性】
技术研发人员：易凌云，黄柱成，姜涛，张元波，梁之凯，钟荣海，郭宇峰，李光辉，杨永斌，范晓慧，李骞，陈许玲，彭志伟，徐斌，甘敏，饶明军，杨凌志，田百洲，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43