一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法
【專(zhuān)利摘要】一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，通過(guò)實(shí)現(xiàn)還原煤氣的成分、流量、壓力靈活調(diào)節(jié)，提高還原煤氣中氫氣的含量，將氫氣含量控制在15%±3%，大幅度提高還原煤氣的擴(kuò)散能力和導(dǎo)熱能力，獲得了最佳的豎爐高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法效果。同時(shí)針對(duì)焙燒方法中還原煤氣過(guò)剩的問(wèn)題，將還原煤氣從1800～2000m3/h降低至1000～1200m3/h，減少還原煤氣消耗量800m3/h，降低了生產(chǎn)成本，消除了豎爐廢氣中CO對(duì)環(huán)境的污染。將鐵礦石還原溫度提高到680～720℃，為塊狀鐵礦石還原提供了更好的還原溫度，同時(shí)將還原煤氣壓力控制在5000Pa±200Pa，實(shí)現(xiàn)了鐵礦石能夠充分、均勻的完成焙燒過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵礦物焙燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]豎爐主要是處理塊礦的一種爐型，利用豎爐進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)磁化焙燒生產(chǎn)是1926年始建于我國(guó)鞍山，故稱(chēng)為“鞍山式豎爐”。磁化焙燒豎爐是將礦石在豎爐中，通過(guò)預(yù)熱段、加熱段被加熱到一定溫度后，在還原段的還原性氣氛中進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，使弱磁性的赤鐵礦等氧化鐵礦物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)磁性的磁鐵礦，經(jīng)過(guò)冷卻后可用弱磁場(chǎng)磁選法處理的一種裝置。
[0003]酒鋼選燒廠已建成44座IOOm3鞍山式豎爐，形成了目前焙燒50~IOOmm大塊鐵礦石、15~50mm小塊鐵礦石的分級(jí)焙燒工藝，已達(dá)到年處理原礦500萬(wàn)噸的規(guī)模。生產(chǎn)實(shí)踐證明鐵礦石這種焙燒方法還原時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)左右，還原段鐵礦石溫度只有550~600°C，還原煤氣消耗量達(dá)1800~2000m3/h，還原煤氣單耗高達(dá)1.3GJ/t礦石，尾氣中有害氣體含量較高，該方法鐵礦石還原時(shí)間比較長(zhǎng)，礦石磁化焙燒的均勻性差，以上一系列問(wèn)題已成為制約酒鋼豎爐生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鐵礦石焙燒過(guò)程中還原時(shí)間長(zhǎng)、礦石磁化焙燒的均勻性差、尾氣中有害氣體含量較高的缺點(diǎn)而提供一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法。
[0005]為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，第一步鐵礦石由豎爐的布料器從豎爐頂部加入；第二步，鐵礦石 經(jīng)過(guò)豎爐的預(yù)熱段進(jìn)行干燥、預(yù)熱；第三步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的加熱段在豎爐的燒嘴進(jìn)行加熱、升溫；第四步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的還原段用豎爐的還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣進(jìn)行還原；第五步，鐵礦石經(jīng)過(guò)冷卻段由豎爐的排礦輥排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻、降溫，所述第四步中還還原溫度為680~720°C，還原時(shí)間為I~1.5h，還原煤氣為CO和H2的混合氣體，其中還原煤氣中的H2體積分?jǐn)?shù)為15%±3%，還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣的流量為1000~1200m3/h，噴出的還原煤氣的壓力為5000Pa±200Pa。
[0006]所述鐵礦石粒度為15~100mm。
[0007]所述鐵礦石為褐鐵礦HiFe2O3.ηΗ20和赤鐵礦Fe2O3。
[0008]所述豎爐的加熱段的加熱煤氣系統(tǒng)和豎爐的還原段的還原煤氣系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，所述還原煤氣系統(tǒng)設(shè)置還原煤氣加壓混合站，所述加熱煤氣系統(tǒng)設(shè)置加熱煤氣加壓混合站。
[0009]所述第四步中所使用的還原煤氣噴出塔的噴出嘴的通徑為22mmX85mm。
[0010]理論依據(jù):本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】中所述的鐵礦石焙燒方法中存在的問(wèn)題，為改善塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程，我們系統(tǒng)的研究了磁化焙燒溫度、塊礦粒度、還原氣體成分和磁化焙燒時(shí)間等工藝參數(shù)，總結(jié)出對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響因素。
[0011 ] 1、還原氣體中CO和H2含量對(duì)塊礦磁化焙燒過(guò)程的影響
在磁化焙燒溫度和磁化焙燒時(shí)間分別控制為700°C和90min的前提條件下進(jìn)行塊礦粒度為55~65mm的磁化焙燒試驗(yàn)，由H2和N2組成的還原氣體中H2含量對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響見(jiàn)圖1和圖2所示。由C0、C02和N2組成的還原氣體中CO含量對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響見(jiàn)圖3至圖4所示。
[0012]由于氫的原子半徑非常小，在塊狀鐵礦石焙燒過(guò)程中的擴(kuò)散能力非常強(qiáng)，理論上H2的擴(kuò)散速度是CO擴(kuò)散速度的3.74倍，大大改善塊狀鐵礦石焙燒過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)條件；同時(shí)，H2的導(dǎo)熱性能也非常好，理論上H2的導(dǎo)熱能力是CO導(dǎo)熱能力的7至10倍，在塊狀鐵礦石焙燒過(guò)程中快速提高塊狀鐵礦石中心的溫度，促使塊狀鐵礦石中菱鐵礦的分解，從而改善塊狀鐵礦石化焙燒過(guò)程。因此，在塊狀鐵礦石焙燒過(guò)程中可以適當(dāng)提高還原氣體中H2含量，降低CO含量，并且將H2含量提高到15%±3%，獲得了最佳的塊狀鐵礦石焙燒效果。
[0013]2、磁化焙燒時(shí)間對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響
在還原氣體成分和磁化焙燒溫度分別控制為H2/N2=15/85和700°C的前提條件下進(jìn)行塊狀鐵礦石粒度為55~65mm的焙燒試驗(yàn)，焙燒時(shí)間對(duì)塊狀鐵礦石焙燒過(guò)程的影響見(jiàn)圖5和圖6所示，從圖5和圖6中可以看出:將塊狀鐵礦石焙燒時(shí)間控制在60min至90min之間是比較適宜的，此期間向塊狀鐵礦石中心鐵礦物還原反應(yīng)界面H2擴(kuò)散速度、導(dǎo)熱性能不斷增加，從而導(dǎo)致塊狀鐵礦石焙燒的均勻性得到改善。較好的提高了塊狀鐵礦石焙燒的均勻性。
[0014]本發(fā)明通過(guò)鐵礦石焙燒方法中還原煤氣系統(tǒng)與加熱煤氣系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，實(shí)現(xiàn)還原煤氣的成分、流量、壓力靈活調(diào)節(jié)，提高還原煤氣中氫氣的含量，將氫氣含量控制在15%±3%，大幅度提高還原煤氣的擴(kuò)散能力和導(dǎo)熱能力，獲得了最佳的豎爐高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法效果。同時(shí)針對(duì)焙燒方法中還原煤氣過(guò)剩的問(wèn)題，將還原煤氣從1800~2000mVh降低至1000~1200m3/h，減少還原煤氣消耗量800m3/h，降低了生產(chǎn)成本，消除了豎爐廢氣中CO對(duì)環(huán)境的污染。將鐵礦石還原溫度提高到680~720°C，為塊狀鐵礦石還原提供了更好的還原溫度，同時(shí)將還原煤氣壓力控制在5000Pa±200Pa，實(shí)現(xiàn)了鐵礦石能夠充分、均勻的完成焙燒過(guò)程。降低還原煤氣使用量后，為保證壓力的穩(wěn)定性和噴出的均勻性，本發(fā)明的豎爐縮小還原煤氣噴出塔的噴嘴通徑。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為還原氣體中H2含量對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響圖；
圖2為還原氣體H2含量對(duì)塊礦表層與塊礦中心磁化率差值的影響圖；
圖3為還原氣體中CO含量對(duì)塊礦豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響圖；
圖4為還原氣體CO含量對(duì)塊礦表層與塊礦中心磁化率差值的影響圖；
圖5為磁化焙燒時(shí)間對(duì)塊礦·豎爐磁化焙燒過(guò)程的影響圖；
圖6為磁化焙燒時(shí)間對(duì)塊礦表層與塊礦中心磁化率差值的影響圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法所使用的豎爐，豎爐的加熱段的加熱煤氣系統(tǒng)和豎爐的還原段的還原煤氣系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，還原煤氣系統(tǒng)設(shè)置還原煤氣加壓混合站，加熱煤氣系統(tǒng)設(shè)置加熱煤氣加壓混合站。所使用的豎爐的還原煤氣噴出塔的噴出嘴的通徑為22mmX 85mm0
[0017]實(shí)施例1
一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，第一步褐鐵礦HiFe2O3.ηΗ20由豎爐的布料器從豎爐頂部加入，褐鐵礦HiFe2O3.ηΗ20粒度為15_ ;第二步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的預(yù)熱段進(jìn)行干燥、預(yù)熱；第三步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的加熱段在豎爐的燒嘴進(jìn)行加熱、升溫；第四步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的還原段用豎爐的還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣進(jìn)行還原；還原溫度為720°C，還原時(shí)間為lh，還原煤氣為CO和H2的混合氣體，其中還原煤氣中的H2體積分?jǐn)?shù)為15%，還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣的流量為1200m3/h，噴出的還原煤氣的壓力為5000Pa ;第五步，鐵礦石經(jīng)過(guò)冷卻段由豎爐的排礦輥排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻、降溫。
[0018]實(shí)施例2
一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，第一步赤鐵礦Fe2O3由豎爐的布料器從豎爐頂部加入，赤鐵礦Fe2O3粒度為IOOmm ;第二步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的預(yù)熱段進(jìn)行干燥、預(yù)熱；第三步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的加熱段在豎爐的燒嘴進(jìn)行加熱、升溫；第四步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的還原段用豎爐的還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣進(jìn)行還原；還原溫度為700°C，還原時(shí)間為1.25h，還原煤氣為CO和H2的混合氣體，其中還原煤氣中的H2體積分?jǐn)?shù)為18%，還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣的流量為1000m3/h，噴出的還原煤氣的壓力為5200Pa ;第五步，鐵礦石經(jīng)過(guò)冷卻段由豎爐的排礦輥排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻、降溫。
[0019]實(shí)施例3
一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，第一步赤鐵礦Fe2O3由豎爐的布料器從豎爐頂部加入，赤鐵礦Fe2O3 粒度為IOOmm ;第二步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的預(yù)熱段進(jìn)行干燥、預(yù)熱；第三步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的加熱段在豎爐的燒嘴進(jìn)行加熱、升溫；第四步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的還原段用豎爐的還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣進(jìn)行還原；還原溫度為680°C，還原時(shí)間為
1.5h，還原煤氣為CO和H2的混合氣體，其中還原煤氣中的H2體積分?jǐn)?shù)為12%，還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣的流量為1100m3/h,噴出的還原煤氣的壓力為4800Pa ;第五步，鐵礦石經(jīng)過(guò)冷卻段由豎爐的排礦輥排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻、降溫。
【權(quán)利要求】
1.一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，第一步鐵礦石由豎爐的布料器從豎爐頂部加入；第二步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的預(yù)熱段進(jìn)行干燥、預(yù)熱；第三步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的加熱段在豎爐的燒嘴進(jìn)行加熱、升溫；第四步，鐵礦石經(jīng)過(guò)豎爐的還原段用豎爐的還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣進(jìn)行還原；第五步，鐵礦石經(jīng)過(guò)冷卻段由豎爐的排礦輥排入冷卻水池中進(jìn)行冷卻、降溫，其特征在于:所述第四步中還原溫度為680~720°C，還原時(shí)間為I~1.5h，還原煤氣為CO和H2的混合氣體，其中還原煤氣中的H2體積分?jǐn)?shù)為15%±3%，還原煤氣噴出塔噴出的還原煤氣的流量為1000~1200m3/h，噴出的還原煤氣的壓力為5000Pa±200Pa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，其特征在于:所述鐵礦石粒度為15~100mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，其特征在于:所述鐵礦石為褐鐵礦HiFe2O3.ηΗ20和赤鐵礦Fe2O3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，其特征在于:所述豎爐的加熱段的加熱煤氣系統(tǒng)和豎爐的還原段的還原煤氣系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，所述還原煤氣系統(tǒng)設(shè)置還原煤氣加壓混合站，所述加熱煤氣系統(tǒng)設(shè)置加熱煤氣加壓混合站。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控制鐵礦石磁化的焙燒方法，其特征在于:所述第四步中所使用的還原煤 氣噴出塔的噴出嘴的通徑為22mm X 85mm。
【文檔編號(hào)】C22B1/02GK103849759SQ201410041581
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】王明華, 張志剛, 展仁禮, 權(quán)芳民, 馬勝軍, 李慧春, 郭憶, 張科 申請(qǐng)人:酒泉鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司