粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐及焙燒方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒爐及利用該焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石磁化焙燒方法。所述焙燒爐包括圓柱形爐體，爐體內(nèi)設(shè)有若干隔板，爐體中心處穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸，爐體頂部設(shè)有給料口和引風(fēng)機，爐體底部設(shè)有出料口，爐體的上部、中部、下部依次設(shè)有第一進煙口、第二進煙口和第三進煙口；出料口下方設(shè)有水池；所述隔板上設(shè)有扒臂，所述扒臂與轉(zhuǎn)軸相連接；所述隔板上還開設(shè)有下料孔。本發(fā)明磁化焙燒爐具有爐內(nèi)溫度調(diào)整范圍大、氣氛控制靈活、氣固接觸面積大、單位體積產(chǎn)能高、還原反應(yīng)速度較快、磁性鐵轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，是處理粉狀難選低品位的鏡鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦的較好磁化焙燒設(shè)備。
【專利說明】粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐及焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒爐及利用該焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石磁化焙燒方法。
【背景技術(shù)】[0002]我國鐵礦石資源大多為平均含鐵不足35%的貧鐵礦，這些鐵礦石中的鐵礦物主要以鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦和赤鐵礦等形式存在，礦石的嵌布粒度細并伴生有大量物化性質(zhì)相近的含鐵硅酸鹽。采用重力選、磁選、浮選等常規(guī)選礦工藝處理這些低品位難選鐵礦石資源，不僅難以獲得高質(zhì)量的鐵精礦，而且還會產(chǎn)生數(shù)量可觀的難選中礦，經(jīng)濟效益較差。目前，鐵礦石磁化焙燒-磁選技術(shù)是處理難選礦較為有效的方法。鐵礦石磁化焙燒工藝按焙燒爐的結(jié)構(gòu)形式可分為豎爐焙燒、回轉(zhuǎn)窯焙燒、沸騰焙燒和閃速爐焙燒。磁化焙燒技術(shù)主要有氣基磁化焙燒和煤基磁化焙燒。
[0003]其中，豎爐一般用于處理粒徑在15mm以上的塊礦，存在著小粒級塊礦過還原，而大粒級塊礦欠還原的現(xiàn)象，而且由于大粒度的鐵礦石單位比表面積較小，因而鐵礦石和還原劑(CO和H2等)的接觸機會少，其還原過程進行較為緩慢，造成堅爐焙燒的產(chǎn)量較低；回轉(zhuǎn)窯用于處理粒徑在15_以下的粉礦，存在著礦石還原不均勻、回轉(zhuǎn)窯易結(jié)圈等問題；沸騰爐(和閃速焙燒爐主要是處理粒級為3mm以下礦石的一種爐型，其礦石的磁化焙燒質(zhì)量較豎爐和回轉(zhuǎn)窯都要好，但也存在著鐵礦石還原不均勻和焙燒成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種磁化效率和產(chǎn)能高、生產(chǎn)成本低、結(jié)構(gòu)緊湊且占地面積小的粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述磁化焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法。
[0006]為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐，包括圓柱形爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)有若干隔板，爐體中心處穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸，爐體頂部設(shè)有給料口和引風(fēng)機，爐體底部設(shè)有出料口，爐體的上部、中部、下部依次設(shè)有第一進煙口、第二進煙口和第三進煙口 ；所述出料口下方設(shè)有水池；所述隔板上設(shè)有扒臂，所述扒臂與轉(zhuǎn)軸相連接；所述隔板上還開設(shè)有下料孔，且相鄰隔板上的下料口交錯設(shè)置。
[0007]進一步地，還包括第一燃燒室和第二燃燒室，所述第一進煙口與第一燃燒室相連通，所述第二進煙口和第三進煙口與第二燃燒室相連通。
[0008]進一步地，所述扒臂上設(shè)有扒齒，所述扒齒上開設(shè)有扒齒孔。扒齒孔可方便物料穿過，防止扒臂轉(zhuǎn)動時物料發(fā)生堆積。
[0009]一種利用上述磁化焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，包括如下工藝步驟:(I)將3mm以下的粉狀鐵礦石與Imm以下的煤粉按95~96%:4~5%的重量比進行配料，配料后將鐵礦石粉與煤粉混合均勻，得到混合料；
(2 )將混合料通過給料口送入多級流態(tài)磁化焙燒爐爐體內(nèi)；高溫?zé)煔馔ㄟ^第一進煙口、第二進煙口和第三進煙口進入爐體內(nèi)，并通過隔板上的下料孔不斷上升，使爐體內(nèi)溫度保持在 650-750°C ；
(3)扒臂在轉(zhuǎn)軸帶動下，在隔板上表面不斷作轉(zhuǎn)動，對隔板上的混合料進行不斷翻動，混合料在經(jīng)過下料孔時落入下層隔板；混合料在向下運動過程中，與上升的高溫?zé)煔獠粩噙M行熱交換，依次完成干燥、預(yù)熱和焙燒；
(4)焙燒后得到的焙燒礦落入爐體底部低溫段，在扒臂翻動作用下進行冷卻，冷卻后的焙燒礦通過出料口進入水池進行水淬，使焙燒礦溫度降至70°C以下；
(5)水淬后的焙燒礦經(jīng)磨礦后進行磁選，即可得高品位鐵精礦。
[0010]進一步地，步驟(I)中，所述煤粉為含碳量在79%以上的無煙煤。
[0011]進一步地，步驟(2)中，在將混合料送入焙燒爐之前，采用從焙燒爐引風(fēng)機排出的廢煙氣對混合料進行初步干燥，使混合料水分降至3%以下。
[0012]進一步地，步驟(2)中，供入焙燒爐內(nèi)的高溫?zé)煔獾膲簭姙?0_50Kpa。這樣才能使從焙燒爐排出的煙氣壓力保持在20~30Pa，以達到焙燒爐的微正壓工作。
[0013]進一步地，步驟(3)中，混合料干燥時間為15-20min，預(yù)熱時間為10_15min，焙燒時間為20-25min。
[0014]進一步地，步驟(3)中，爐內(nèi)含氧量控制在1_3%。
[0015]進一步地,步驟(5)中,磁選的磁場強度為60_160kA/m。
[0016]本發(fā)明磁化焙燒爐相鄰隔板上的下料口交錯設(shè)置，可避免相鄰隔板之間的煙氣發(fā)生短路現(xiàn)象，防止煙氣快速通過，進而延長煙氣的行程；扒臂和扒齒可對混合料進行不斷翻動，使混合料獲得充分熱交換和反應(yīng)。焙燒爐還采取了如下防止鐵礦石結(jié)爐的措施:①燃燒室設(shè)置在焙燒爐的兩側(cè)，燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔馔ㄟ^進煙口進入燒爐內(nèi)，加熱更加均勻，避免了燃料在爐內(nèi)直接燃燒時火焰局部高溫所造成的粉狀鐵礦石熔化現(xiàn)象，進而防止鐵礦石在焙燒爐內(nèi)局部的結(jié)爐現(xiàn)象；②爐內(nèi)采用扒齒翻動物料的形式，可杜絕鐵礦石在隔板上的粘結(jié)。
[0017]對于本發(fā)明磁化焙燒方法，因為在混合料中，固體碳和鐵礦石顆粒之間是不完全接觸的，兩個固相之間的接觸面積較小，使Fe2O3和C直接反應(yīng)能力較小，在焙燒爐內(nèi)采用微氧化性氣氛(含氧量控制在1_3%)，使鐵礦石中的碳在與爐氣中微量氧接觸后，由于碳的缺氧反應(yīng)可生成一定量的CO，從而可提高含碳鐵礦石內(nèi)部的還原氣氛濃度，也就提高了還原反應(yīng)速度。同時Fe2O3和C直接反應(yīng)對還原含碳鐵礦石最大的貢獻是產(chǎn)生了 CO和CO2，菱鐵礦受熱分解在生成Fe3O4時也放出了 CO和CO2，并在爐內(nèi)高溫下由于CO2的存在，鐵礦石中的C被氣化產(chǎn)生CO，使Fe2O3被還原成Fe3O4的反應(yīng)持續(xù)下去。
[0018]另外，可通過調(diào)節(jié)第一燃燒室和第二燃燒室的進風(fēng)量或燃料量，使燃料在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一定的不完全燃燒，這樣既保證了鐵礦石磁化焙燒所需的熱量，又可產(chǎn)生還原性氣體CO。焙燒爐尾氣則通過頂部引風(fēng)機送入物料脫水和細粒收集系統(tǒng)。細粒收集系統(tǒng)回收的約占總給料量5%的粉狀鐵礦石可做為成品進行利用，除塵后的廢氣由煙囪排入大氣。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:(1)本發(fā)明多級流態(tài)磁化焙燒爐具有爐內(nèi)溫度調(diào)整范圍大、氣氛控制靈活、氣固接觸面積大、單位體積產(chǎn)能高、還原反應(yīng)速度較快、磁性鐵轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)成本低、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、適用范圍廣和廢氣熱能利用率高的優(yōu)點，是處理粉狀難選低品位的鏡鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦的較好磁化焙燒設(shè)備；
(2)本發(fā)明焙燒爐內(nèi)氣固接觸面積較之回轉(zhuǎn)窯等提高很多，鐵礦石在爐內(nèi)的脫水、干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻等過程均在動態(tài)下完成，可使爐氣與鐵礦石的接觸面積比平鋪料層大大增加，能使鐵礦石快速達到焙燒所需的溫度；細粒鐵礦石(-0.2mm)與爐氣的換熱系數(shù)較大，整個系統(tǒng)的傳熱效率較高；
(3)混合料在焙燒爐內(nèi)不斷進行翻轉(zhuǎn)，可提高物料與還原氣體間的傳熱和傳質(zhì)效率，使鐵礦石的還原反應(yīng)易于進行；
(4)本發(fā)明方法可簡化現(xiàn)有處置粉狀難選鐵礦石所采用的含碳球團焙燒-磁選工藝，對于粉狀鐵礦石在配煤后，直接在焙燒爐中進行加熱和還原，省去了鐵礦石的磨礦、潤磨、造球、干燥等環(huán)節(jié)。
[0020](5)采用鐵礦石逐級預(yù)熱和逐級反應(yīng)的原理，焙燒爐各段可選擇合理的溫度制度和供熱制度，能使爐內(nèi)的壓力、氣氛和溫度達到鐵礦石焙燒的最佳要求，此外采用從爐頂排出的廢氣余熱來干燥鐵礦石，節(jié)約了一定的能源；
(6)焙燒后的產(chǎn)品仍為粉礦，可減少后續(xù)磁選工藝中破碎和磨細的能源消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明多級流態(tài)磁化焙燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的A部局部放大圖 。
[0022]圖中，1-爐體，2-隔板，3-轉(zhuǎn)軸，4-給料口，5-引風(fēng)機，6_出料口，7_水池，8_第一進煙口，9-第二進煙口，10-第三進煙口，11-第一燃燒室，12-第二燃燒室，13-扒臂，14-扒齒，15-扒齒孔，16-下料孔。
【具體實施方式】
[0023]如圖1和2所示，一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐，包括圓柱形爐體1，爐體I內(nèi)設(shè)有若干隔板2 (本實施例中，隔板2為10層)，爐體I中心處穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸3，轉(zhuǎn)軸3上下端部通過軸承(圖中未標出)分別與爐體I相固定，爐體I頂部設(shè)有給料口 4和引風(fēng)機5，爐體I底部設(shè)有出料口 6，爐體I的上部、中部、下部依次設(shè)有第一進煙口 8、第二進煙口 9和第三進煙口 10 ;出料口 6下方設(shè)有水池7 ;隔板2上設(shè)有扒臂13，扒臂13與轉(zhuǎn)軸3相連接；扒臂13上設(shè)有扒齒14，扒齒14上開設(shè)有扒齒孔15 ;隔板2上還開設(shè)有下料孔16，且相鄰隔板2上的下料孔16交錯設(shè)置；所述磁化焙燒爐還包括第一燃燒室11和第二燃燒室12，其中，第一進煙口 8與第一燃燒室11相連通，第二進煙口 9和第三進煙口 10與第二燃燒室12相連通。
[0024]一種利用上述磁化焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，包括如下工藝步驟:
(I)將3mm以下的粉狀鐵礦石與Imm以下的煤粉按95~96%:4~5%的重量比進行配料，配料后將鐵礦石粉與煤粉混合均勻，得到混合料；煤粉選擇含碳量在79%以上的無煙煤，而且因為粘結(jié)性強的煤在鐵礦石焙燒過程中容易結(jié)塊，影響焙燒質(zhì)量，一般不能使用，應(yīng)采用灰份少、揮發(fā)份含量較低和粘結(jié)性低的無煙煤；
(2)采用從焙燒爐引風(fēng)機5排出的廢煙氣對混合料進行初步干燥，使混合料水分降至3%以下；然后將混合料通過給料口 4送入多級流態(tài)磁化焙燒爐爐體I內(nèi)；高溫?zé)煔馔ㄟ^第一進煙口 8、第二進煙口 9和第三進煙口 10進入爐體I內(nèi)，并通過隔板2上的下料孔16不斷上升，使爐體I內(nèi)溫度保持在650-750°C ;控制使爐體I內(nèi)含氧量在1_3%，供入焙燒爐內(nèi)的高溫?zé)煔獾膲簭姙?0-50Kpa ；
(3)扒臂13在轉(zhuǎn)軸3帶動下，在隔板2上表面不斷作轉(zhuǎn)動，對隔板2上的混合料進行不斷翻動，混合料在經(jīng)過下料孔16時落入下層隔板；混合料在向下運動過程中，與上升的高溫?zé)煔獠粩噙M行熱交換，依次完成干燥、預(yù)熱和焙燒，而且混合料干燥時間為15-20min，預(yù)熱時間為10-15min，焙燒時間為20-25min ;具體地，在磁化焙燒爐內(nèi)，以隔板2為單位，由上至下，第I~3層為干燥段，第4~5層為預(yù)熱段，第6~8層為焙燒段，第9~10層為冷卻段；第一進煙口 8設(shè)于干燥段下部，第二進煙口 9設(shè)于預(yù)熱段下部，第三進煙口 10設(shè)于焙燒段下部；
(4)焙燒后得到的焙燒礦落入爐體I底部低溫段即冷卻段，在扒臂13翻動作用下進行冷卻，冷卻后的焙燒礦通過出料口 6進入水池7進行水淬，使焙燒礦溫度降至70°C以下；
(5)水淬后的焙燒礦經(jīng)磨礦后進行弱磁選，磁選的磁場強度為60-160kA/m，即可得高品位鐵精礦。
[0025]本發(fā)明鐵礦石磁化焙燒后弱磁選的產(chǎn)品指標如表1所示:
表1本發(fā)明鐵礦石磁化焙燒后弱磁選的產(chǎn)品指標_
【權(quán)利要求】
1.一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐，其特征在于，包括圓柱形爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)有若干隔板，爐體中心處穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸，爐體頂部設(shè)有給料口和引風(fēng)機，爐體底部設(shè)有出料口，爐體的上部、中部、下部依次設(shè)有第一進煙口、第二進煙口和第三進煙口 ；所述出料口下方設(shè)有水池；所述隔板上設(shè)有扒臂，所述扒臂與轉(zhuǎn)軸相連接；所述隔板上還開設(shè)有下料孔，且相鄰隔板上的下料口交錯設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐，其特征在于，還包括第一燃燒室和第二燃燒室，所述第一進煙口與第一燃燒室相連通，所述第二進煙口和第三進煙口與第二燃燒室相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)磁化焙燒爐，其特征在于，所述扒臂上設(shè)有扒齒，所述扒齒上開設(shè)有扒齒孔。
4.一種利用權(quán)利要求1所述磁化焙燒爐進行的粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，包括如下工藝步驟: (I)將3mm以下的粉狀鐵礦石與Imm以下的煤粉按95~96%:4~5%的重量比進行配料，配料后將鐵礦石粉與煤粉混合均勻，得到混合料； (2 )將混合料通過給料口送入多級流態(tài)磁化焙燒爐爐體內(nèi)；高溫?zé)煔馔ㄟ^第一進煙口、第二進煙口和第三進煙口進入爐體內(nèi)，并通過隔板上的下料孔不斷上升，使爐體內(nèi)溫度保持在 650-750°C ； (3)扒臂在轉(zhuǎn)軸帶動下，在隔板上表面不斷作轉(zhuǎn)動，對隔板上的混合料進行不斷翻動，混合料在經(jīng)過下料孔時落入下層隔板；混合料在向下運動過程中，與上升的高溫?zé)煔獠粩噙M行熱交換，依次完成干燥、預(yù)熱和焙燒； (4)焙燒后得到的焙燒礦落入爐體底部低溫段，在扒臂翻動作用下進行冷卻，冷卻后的焙燒礦通過出料口進入水池進 行水淬，使焙燒礦溫度降至70°C以下； (5)水淬后的焙燒礦經(jīng)磨礦后進行磁選，即可得高品位鐵精礦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(I)中，所述煤粉為含碳量在79%以上的無煙煤。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(2)中，在將混合料送入焙燒爐之前，采用從焙燒爐引風(fēng)機排出的廢煙氣對混合料進行初步干燥，使混合料水分降至3%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(2)中，供入焙燒爐內(nèi)的高溫?zé)煔獾膲簭姙?0-50Kpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(3)中，混合料干燥時間為15-20min，預(yù)熱時間為10_15min，焙燒時間為20_25mino
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(3)中，爐內(nèi)含氧量控制在1_3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉狀難選低品位鐵礦石多級流態(tài)煤基磁化焙燒方法，其特征在于，步驟(5)中，磁選的磁場強度為60-160kA/m。
【文檔編號】C22B1/10GK103468934SQ201310355410
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】權(quán)芳民, 王明華, 秦積峰 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司