專利名稱：難選氧化鐵礦石的旋流懸浮閃速磁化焙燒—磁選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金、材料領(lǐng)域，特別是難選氧化鐵礦石的旋流懸浮閃速磁化焙燒—磁選方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)鐵礦資源嚴(yán)重不足的國(guó)家。而鐵礦石總儲(chǔ)量中又有一半屬于難選氧化鐵礦石(鐵礦物以赤鐵礦、菱鐵礦等比磁化系數(shù)在15-600×10-6cm3/g之間的弱磁性礦物形式存在)，不僅含鐵低，粒度嵌布細(xì)，還伴生大量物理、化學(xué)性質(zhì)與其相近的含鐵硅酸鹽等脈石礦物，造成分選難度很大。為了合理開發(fā)利用這些礦產(chǎn)，往往采用復(fù)雜的選礦工藝，多段分選。但因?yàn)樵V品質(zhì)差，不僅很難得到高質(zhì)量的鐵精礦，而且還產(chǎn)生占原礦15％～45％的難選中礦。這些中礦含鐵30％(wt％)左右，雖多次精選也不能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，這些難選中礦的處理是目前我國(guó)鐵礦選礦的一個(gè)重大難題，棄之可惜，收之不能。若將其選入鐵精礦，則大幅度降低鐵精礦品位，影響煉鐵成本；若將其丟入尾礦中，則鐵的損失太高，造成資源浪費(fèi)。由于選礦技術(shù)沒有取得突破性進(jìn)展，目前這些難選中礦只好丟棄在尾礦庫(kù)，從而導(dǎo)致選礦總回收率很低。
懸浮預(yù)熱還原反應(yīng)爐及以其為核心的新型磁化焙燒技術(shù)有許多特點(diǎn)，與傳統(tǒng)磁化焙燒技術(shù)(如回轉(zhuǎn)窯法)相比，其最大不同點(diǎn)是在將原來的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堆積態(tài)氣固換熱和傳質(zhì)變?yōu)閼腋B(tài)氣固傳遞過程。氣流通過流化床布風(fēng)板使物料形成湍流狀態(tài)，進(jìn)入預(yù)熱器后，在旋風(fēng)筒切向風(fēng)力作用下形成懸流，稀相懸浮態(tài)下的傳遞過程較比回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堆積態(tài)下的傳遞過程，有如下優(yōu)點(diǎn)①傳遞面積大。在懸浮態(tài)下相同質(zhì)量原料粉與氣體接觸面積比回轉(zhuǎn)窯內(nèi)估計(jì)增加3000～4000倍。傳遞界面驚人的增加是氣固兩相熱交換、質(zhì)傳遞和顆?；瘜W(xué)反應(yīng)速率提高的根本原因所在。
②綜合傳遞系數(shù)大。懸浮預(yù)熱還原反應(yīng)爐系統(tǒng)是由多級(jí)風(fēng)流單元自上而下串聯(lián)成的逆流式換熱和反應(yīng)器，粉體進(jìn)入每一個(gè)單元時(shí)首先被高速上升的氣流所拽持分散，進(jìn)而被氣流靠表皮作用加速，最后進(jìn)入等速風(fēng)流階段。在加速的氣固之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度往往比回轉(zhuǎn)窯內(nèi)大4～6倍，湍流度較高，故熱邊界層、質(zhì)邊界均比較薄。加之氣固之間溫差較大和某物質(zhì)的濃度差較大，綜合傳遞系數(shù)較大，一般而言，要大10～20倍。
③傳遞動(dòng)力大。在多級(jí)懸浮預(yù)熱系統(tǒng)的每一個(gè)單元體中，固體顆粒與氣流混合的瞬間，氣固間有著很大的溫度差400～200℃，形成了巨大的熱量傳遞動(dòng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)用性較強(qiáng)的旋流懸浮閃速磁化焙燒—磁選方法，使難選氧化鐵礦石(含F(xiàn)e15％～45％)，尤其是已在選礦過程中磨細(xì)的難選中礦即目前“收之不能、棄之可惜”的粉狀低品位紅鐵礦，在高溫還原氣氛與懸浮流態(tài)化條件下快速動(dòng)態(tài)還原，并且經(jīng)弱磁選獲得高品質(zhì)合格的鐵精礦。
本發(fā)明的原理是根據(jù)鐵礦粒度細(xì)小、比表面積大、在高溫還原氣氛的反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，對(duì)已在選礦過程中磨細(xì)的難選中礦在旋流懸浮狀態(tài)下進(jìn)行閃速還原焙燒—磁選，將粉狀低品位紅鐵礦在高溫還原氣氛與懸浮流態(tài)化條件下快速動(dòng)態(tài)還原。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供的是一種難選氧化鐵礦石的旋流懸浮閃速磁化焙燒—磁選方法(以下簡(jiǎn)稱閃速磁化焙燒—磁選)，具體是將粉狀難選氧化鐵礦石?；蛞言谶x礦過程中磨細(xì)的強(qiáng)磁選中礦，先在高溫還原氣氛與旋流懸浮流態(tài)化條件下焙燒，使之在5-100秒內(nèi)快速動(dòng)態(tài)還原成磁鐵礦，再經(jīng)弱磁選方法，獲得高品質(zhì)合格的鐵精礦。
本發(fā)明與傳統(tǒng)磁化焙燒技術(shù)(如回轉(zhuǎn)窯法)相比，具有如下的顯著效果其一.工藝流程簡(jiǎn)單，單位時(shí)間的焙燒處理量大大提高。經(jīng)過試驗(yàn)表明，預(yù)計(jì)本工藝在工業(yè)上得到應(yīng)用后，將會(huì)使生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，顯著降低能源消耗，大幅度降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益好，實(shí)現(xiàn)鐵礦物與脈石礦物的高效分離和低成本地回收利用難選紅鐵礦資源。試驗(yàn)結(jié)果可參閱具體實(shí)例。
其二.反應(yīng)時(shí)間由幾十分鐘縮減到幾十秒鐘。例如對(duì)不同粒級(jí)(-3mm)、含F(xiàn)el5％～45％的難選氧化鐵礦石在流化狀態(tài)下在數(shù)以秒計(jì)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)閃速還原磁化焙燒，順利實(shí)現(xiàn)Fe2O3(弱磁性)向Fe3O4(強(qiáng)磁性)快速轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化率≥90％；焙燒產(chǎn)品經(jīng)弱磁選，鐵精礦品位≥60％，鐵回收率≥80％。
其三.可以解決難選紅鐵礦的選礦問題，即將脈石主要為含鐵硅酸巖的細(xì)粒紅鐵礦粉(-3.0mm)加入閃速磁化焙燒爐中進(jìn)行焙燒，爐內(nèi)溫度控制在600～850℃，通入以一氧化碳為主的還原性氣體，使物料在其中劇烈沸騰，從而提高物料于還原氣體之間的傳熱傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞效率，加快反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)在以秒鐘計(jì)的時(shí)間內(nèi)將弱磁性鐵礦物(赤褐鐵礦、菱鐵礦等)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性的磁鐵礦，而含鐵硅酸巖等脈石礦物的磁性卻變化不大，進(jìn)而便可通過弱磁選工藝有效的將其分選。
其四.由于能夠?qū)⑽覈?guó)大量的難選紅鐵礦，特別是早期已磨細(xì)而不能回收堆存在尾礦壩中的紅鐵礦及目前正在生產(chǎn)過程中不能回收的難選紅鐵礦，得到低成本高效地回收，為緩解我國(guó)目前非常緊缺的鐵礦資源作出貢獻(xiàn)。
總之，本發(fā)明提供的工藝簡(jiǎn)單，可保證閃速磁化焙燒爐在微負(fù)壓條件下的弱還原性氣氛(CO含量＜15％)；保證物料在600～850℃的高溫、還原氣氛條件下處于旋流懸浮狀態(tài)，在還原性氣氛下實(shí)現(xiàn)快速加料、快速卸料的技術(shù)，整個(gè)反應(yīng)時(shí)間在100秒內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的閃速磁化焙燒—磁選方法，具體是將粉狀難選氧化鐵礦石?；蛞言谶x礦過程中磨細(xì)的強(qiáng)磁選中礦，先在高溫還原氣氛與旋流懸浮流態(tài)化條件下焙燒，使之在5-100秒內(nèi)快速動(dòng)態(tài)還原成磁鐵礦，再經(jīng)弱磁選(磁場(chǎng)強(qiáng)度≤0.1T)方法，獲得高品質(zhì)合格的鐵精礦。鐵精礦的鐵品位大于60％，回收率大于80％。
上述的高溫還原氣氛的工藝條件可采用溫度為600-850℃，還原氣體中CO的體積百分含量為0.5-15。強(qiáng)磁選中礦的鐵品位為15-45％。
上述的粉狀難選氧化鐵礦石粒處于旋流懸浮流態(tài)化工藝條件下，能迅速地完成還原焙燒反應(yīng)的熱量、動(dòng)量和質(zhì)量的傳遞。并且，磁化焙燒產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)在非氧化氣氛中的快速卸料。
下面再結(jié)合通過試驗(yàn)所獲得的實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1武鋼大冶鐵礦強(qiáng)磁中礦(鐵品位34.20％)經(jīng)閃速磁化焙燒—磁選后，反應(yīng)時(shí)間比傳統(tǒng)的磁化焙燒—磁選提高了近百倍，并且獲得了鐵精礦品位為60～61％，產(chǎn)率為44～51％，回收率為83～88％，尾礦鐵品位為7～9％的良好指標(biāo)。按目前大冶鐵礦鐵精礦產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格每噸500元計(jì)算，技術(shù)改造后，鐵精礦品位提高至60％。對(duì)3000萬噸尾礦進(jìn)行閃速磁化焙燒—磁選的精礦產(chǎn)率30％，故可實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值約為3000×30％×500＝450,000萬元。經(jīng)濟(jì)效益顯著。
實(shí)施例2采用閃速磁化焙燒—磁選工藝，為包鋼選礦廠氧化鐵礦石強(qiáng)磁粗選鐵精礦脫除鈉輝石、鈉閃石脈石礦物，降低鐵精礦中的鉀、鈉含量，提高了鐵精礦品位及回收率，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
實(shí)施例3對(duì)酒泉鋼鐵公司和陜西大西溝鐵礦的難選鐵礦石(以菱鐵礦為主)的閃速磁化焙燒—磁選試驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)間短，100秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速還原，回收效果良好。而使用傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯磁化焙燒—磁選工藝回收，得到合格鐵精礦的反應(yīng)時(shí)間為60分鐘以上。
權(quán)利要求
1.一種磁化焙燒-磁選方法，其特征是一種難選氧化鐵礦石的旋流懸浮閃速磁化焙燒-磁選方法，具體是將粉狀難選氧化鐵礦石粒或已在選礦過程中磨細(xì)的強(qiáng)磁選中礦，先在高溫還原氣氛與旋流懸浮流態(tài)化條件下焙燒，使之在5-100秒內(nèi)快速動(dòng)態(tài)還原成磁鐵礦，再經(jīng)弱磁選方法，獲得高品質(zhì)合格的鐵精礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化焙燒-磁選方法，其特征在于高溫還原氣氛的工藝條件是溫度為600-850℃，還原氣體中CO的體積百分含量為0.5-15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化焙燒-磁選方法，其特征在于難選氧化鐵礦石或強(qiáng)磁選中礦的鐵品位為15-45％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化焙燒-磁選方法，其特征在于所述的鐵精礦，其鐵品位大于60％，回收率大于80％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化焙燒-磁選方法，其特征在于粉狀難選氧化鐵礦石粒處于旋流懸浮流態(tài)化工藝條件下，能迅速地的完成還原焙燒反應(yīng)的熱量、動(dòng)量和質(zhì)量的傳遞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁化焙燒-磁選方法，其特征在于磁化焙燒產(chǎn)品在非氧化氣氛中的的快速卸料。
全文摘要
本發(fā)明是難選氧化鐵礦石的旋流懸浮閃速磁化焙燒—磁選方法，具體是將粉狀難選氧化鐵礦石?；蛞言谶x礦過程中磨細(xì)的強(qiáng)磁選中礦，先在高溫還原氣氛與旋流懸浮流態(tài)化條件下焙燒，使之在5－100秒內(nèi)快速動(dòng)態(tài)還原成磁鐵礦，再經(jīng)弱磁選方法，獲得高品質(zhì)合格的鐵精礦。本發(fā)明提供的工藝簡(jiǎn)單，可保證閃速磁化焙燒爐在微負(fù)壓條件下的弱還原性氣氛(CO含量＜15％)；保證物料在600～850℃的高溫、還原氣氛條件下處于旋流懸浮狀態(tài)，在還原性氣氛下實(shí)現(xiàn)快速加料、快速卸料的技術(shù)，整個(gè)反應(yīng)時(shí)間在100秒內(nèi)。
文檔編號(hào)B03C1/00GK1775368SQ20051001991
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者余永富, 張漢泉, 祁超英, 胡承凡, 任亞峰 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)