CN100493724C - 难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法 - Google Patents

难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法 Download PDF

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Abstract

本发明是难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法，具体是：将粉状难选氧化铁矿石粒或已在选矿过程中磨细的强磁选中矿，先在高温还原气氛与旋流悬浮流态化条件下焙烧，使之在5-100秒内快速动态还原成磁铁矿，再经弱磁选方法，获得高品质合格的铁精矿。本发明提供的工艺简单，可保证闪速磁化焙烧炉在微负压条件下的弱还原性气氛(CO含量＜15%)；保证物料在600～850℃的高温、还原气氛条件下处于旋流悬浮状态，在还原性气氛下实现快速加料、快速卸料的技术，整个反应时间在100秒内。

Description

难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法
技术领域
本发明涉及冶金、材料领域，特别是难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法。
背景技术
我国是一个铁矿资源严重不足的国家。而铁矿石总储量中又有一半属于难选氧化铁矿石(铁矿物以赤铁矿、菱铁矿等比磁化系数在15—600×10-6cm3/g之间的弱磁性矿物形式存在)，不仅含铁低，粒度嵌布细，还伴生大量物理、化学性质与其相近的含铁硅酸盐等脉石矿物，造成分选难度很大。为了合理开发利用这些矿产，往往采用复杂的选矿工艺，多段分选。但因为原矿品质差，不仅很难得到高质量的铁精矿，而且还产生占原矿15％～45％的难选中矿。这些中矿含铁30％(wt％)左右，虽多次精选也不能达到产品质量要求，这些难选中矿的处理是目前我国铁矿选矿的一个重大难题，弃之可惜，收之不能。若将其选入铁精矿，则大幅度降低铁精矿品位，影响炼铁成本；若将其丢入尾矿中，则铁的损失太高，造成资源浪费。由于选矿技术没有取得突破性进展，目前这些难选中矿只好丢弃在尾矿库，从而导致选矿总回收率很低。
悬浮预热还原反应炉及以其为核心的新型磁化焙烧技术有许多特点，与传统磁化焙烧技术(如回转窑法)相比，其最大不同点是在将原来的回转窑内堆积态气固换热和传质变为悬浮态气固传递过程。气流通过流化床布风板使物料形成湍流状态，进入预热器后，在旋风筒切向风力作用下形成悬流，稀相悬浮态下的传递过程较比回转窑内堆积态下的传递过程，有如下优点：
①传递面积大。在悬浮态下相同质量原料粉与气体接触面积比回转窑内估计增加3000～4000倍。传递界面惊人的增加是气固两相热交换、质传递和颗粒化学反应速率提高的根本原因所在。
②综合传递系数大。悬浮预热还原反应炉系统是由多级风流单元自上而下串联成的逆流式换热和反应器，粉体进入每一个单元时首先被高速上升的气流所拽持分散，进而被气流靠表皮作用加速，最后进入等速风流阶段。在加速的气固之间的相对运动速度往往比回转窑内大4～6倍，湍流度较高，故热边界层、质边界均比较薄。加之气固之间温差较大和某物质的浓度差较大，综合传递系数较大，一般而言，要大10～20倍。
③传递动力大。在多级悬浮预热系统的每一个单元体中，固体颗粒与气流混合的瞬间，气固间有着很大的温度差：400～200℃，形成了巨大的热量传递动力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种实用性较强的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法，使难选氧化铁矿石(含Fe15％～45％)，尤其是已在选矿过程中磨细的难选中矿即目前“收之不能、弃之可惜”的粉状低品位红铁矿，在高温还原气氛与悬浮流态化条件下快速动态还原，并且经弱磁选获得高品质合格的铁精矿。
本发明的原理是：根据铁矿粒度细小、比表面积大、在高温还原气氛的反应器中化学反应速度快等特点，对已在选矿过程中磨细的难选中矿在旋流悬浮状态下进行闪速还原焙烧—磁选，将粉状低品位红铁矿在高温还原气氛与悬浮流态化条件下快速动态还原。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：将粉状难选氧化铁矿石粒或已在选矿过程中磨细的强磁选中矿，先在高温还原气氛与旋流悬浮流态化条件下焙烧，使之在5-100秒内快速动态还原成磁铁矿，再经弱磁选方法，获得高品质合格的铁精矿。其中所述高温还原气氛的工艺条件是：温度为600-850℃，还原气体中CO的体积百分含量为0.5-15。
本发明与传统磁化焙烧技术(如回转窑法)相比，具有如下的显著效果：
其一.工艺流程简单，单位时间的焙烧处理量大大提高。经过试验表明，预计本工艺在工业上得到应用后，将会使生产流程简单，显著降低能源消耗，大幅度降低生产成本，经济效益好，实现铁矿物与脉石矿物的高效分离和低成本地回收利用难选红铁矿资源。试验结果可参阅具体实例。
其二.反应时间由几十分钟缩减到几十秒钟。例如：对不同粒级(-3mm)、含Fe15％～45％的难选氧化铁矿石在流化状态下在数以秒计的时间实现闪速还原磁化焙烧，顺利实现Fe2O3(弱磁性)向Fe3O4(强磁性)快速转变，转化率≥90％；焙烧产品经弱磁选，铁精矿品位≥60％，铁回收率≥80％。
其三.可以解决难选红铁矿的选矿问题，即将脉石主要为含铁硅酸岩的细粒红铁矿粉(-3.0mm)加入闪速磁化焙烧炉中进行焙烧，炉内温度控制在600～850℃，通入以一氧化碳为主的还原性气体，使物料在其中剧烈沸腾，从而提高物料于还原气体之间的传热传质和动量传递效率，加快反应速度，实现在以秒钟计的时间内将弱磁性铁矿物(赤褐铁矿、菱铁矿等)转化为强磁性的磁铁矿，而含铁硅酸岩等脉石矿物的磁性却变化不大，进而便可通过弱磁选工艺有效的将其分选。
其四.由于能够将我国大量的难选红铁矿，特别是早期已磨细而不能回收堆存在尾矿坝中的红铁矿及目前正在生产过程中不能回收的难选红铁矿，得到低成本高效地回收，为缓解我国目前非常紧缺的铁矿资源作出贡献。
总之，本发明提供的工艺简单，可保证闪速磁化焙烧炉在微负压条件下的弱还原性气氛(CO含量<15％)；保证物料在600～850℃的高温、还原气氛条件下处于旋流悬浮状态，在还原性气氛下实现快速加料、快速卸料的技术，整个反应时间在100秒内。
具体实施方式
本发明提供的闪速磁化焙烧—磁选方法，具体是：将粉状难选氧化铁矿石粒或已在选矿过程中磨细的强磁选中矿，先在高温还原气氛与旋流悬浮流态化条件下焙烧，使之在5-100秒内快速动态还原成磁铁矿，再经弱磁选(磁场强度≤0.1T)方法，获得高品质合格的铁精矿。铁精矿的铁品位大于60％，回收率大于80％。
上述的高温还原气氛的工艺条件可采用：温度为600-850℃，还原气体中CO的体积百分含量为0.5-15。强磁选中矿的铁品位为15-45％。
上述的粉状难选氧化铁矿石粒处于旋流悬浮流态化工艺条件下，能迅速地完成还原焙烧反应的热量、动量和质量的传递。并且，磁化焙烧产品可实现在非氧化气氛中的快速卸料。
下面再结合通过试验所获得的实例对本发明作进一步说明。
实施例1：武钢大冶铁矿强磁中矿(铁品位34.20％)经闪速磁化焙烧—磁选后，反应时间比传统的磁化焙烧—磁选提高了近百倍，并且获得了铁精矿品位为60～61％，产率为44～51％，回收率为83～88％，尾矿铁品位为7～9％的良好指标。按目前大冶铁矿铁精矿产品市场价格每吨500元计算，技术改造后，铁精矿品位提高至60％。对3000万吨尾矿进行闪速磁化焙烧—磁选的精矿产率30％，故可实现总产值约为：3000×30％×500＝450,000万元。经济效益显著。
实施例2：采用闪速磁化焙烧—磁选工艺，为包钢选矿厂氧化铁矿石强磁粗选铁精矿脱除钠辉石、钠闪石脉石矿物，降低铁精矿中的钾、钠含量，提高了铁精矿品位及回收率，奠定了技术基础。
实施例3：对酒泉钢铁公司和陕西大西沟铁矿的难选铁矿石(以菱铁矿为主)的闪速磁化焙烧—磁选试验，反应时间短，100秒内实现快速还原，回收效果良好。而使用传统的回转窑磁化焙烧—磁选工艺回收，得到合格铁精矿的反应时间为60分钟以上。

Claims (3)

1.一种难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧—磁选方法，该方法是将粉状难选氧化铁矿石粒或已在选矿过程中磨细的强磁选中矿，先在高温还原气氛与旋流悬浮流态化条件下焙烧，使之在5-100秒内快速动态还原成磁铁矿，再经弱磁选方法，获得高品质合格的铁精矿，其特征在于所述高温还原气氛的工艺条件是：温度为600-850℃，还原气体中C0的体积百分含量为0.5-15。
2.根据权利要求1所述的磁化焙烧—磁选方法，其特征在于所述的铁精矿，其铁品位大于60％，回收率大于80％。
3.根据权利要求1或2所述的磁化焙烧—磁选方法，其特征在于：所述的铁精矿产品在非氧化气氛中的快速卸料。
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