CN101914674A - 回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺，它主要是通过控制回转窑的预热段温度和烧成带温度，使弱磁性或无磁性的褐铁矿被还原成强磁性的磁铁矿，硫和砷大部分被去除，从而获得可直接做为高炉炼铁原料的成品。本发明采用高低温结合法脱硫除砷，使硫及砷的去除率在96％以上。

Description

回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其是高硫、高砷褐铁矿原料的焙烧工艺。
背景技术
褐铁矿是主要的铁矿物之一，它是以含水氧化铁为主要成分的、褐色的天然多矿物混合物。但它的含铁量并不高，有的仅为40-50％(重量)，且含硫、磷、砷等杂质较多，尤其是硫和砷含量分别达到2％(重量)，所以采用物理方法选矿比较困难。一般都是采取焙烧工艺进行选矿。
传统的褐铁矿焙烧工艺是利用回转窑还原磁化焙烧，存在的缺陷是：
一是，因回转窑内烧成带温度控制在850℃左右，经焙烧后的产品，因反应温度较低，得到的产品中含有很多杂质，且作为还原剂的固体无烟煤反应不充分，保留在产品当中，降低了产品品位，且用此方法得到的成品须经磁选后才能作为高炉炼铁原料使用。
二是，虽然在理论上硫的去除靠含硫物质通过高温(500℃以上)分解及氧化变成硫蒸气或含硫氧化物排出；砷的去除主要是通过含砷矿石在高温(600℃左右)下分解，及氧化或还原成三氧化二砷随尾气排出，但在实际生产过程中，在上述理论温度下，砷的去除率极低，仅达到10％左右。
三是：窑内容易结圈，生产周期短，效率低。
发明内容
本发明针对褐铁矿焙烧工艺含铁品位低，除砷、硫效果较差、窑内容易结圈的技术现状，提供一种回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一步：配料
选取不同品位的褐铁矿两到三种100份以及固体还原剂无烟煤(3-5)份配料，均匀搅拌混合后，经胶带输送机送入回转窑尾入料待用；上述无烟煤要求粒径1-3mm，固定碳含量为70％左右，灰分20％左右。
第二步：预热、焙烧
将第一步的配料从回转窑窑尾送入，回转窑以每分钟1-2转的转速使配料向窑头运动，窑头设有固定式或可移动式烧嘴，使用煤气或煤粉作为燃料，产生的高温气体抽向窑尾，固体配料与热源产生的热气逆道而行，逐步得到预热、焙烧，在预热、焙烧过程中，控制回转窑预热段温度为300-1100℃，烧成带温度1200--1500℃，使配料在窑内经过70-80分钟的反应时间；
第三步：成品出窑
将焙烧后的产品在1200℃温度左右出窑，入水急冷，从而得到含铁(以四氧化三铁为主，含部分氧化亚铁)59-61％，含硫0.02％、含砷0.03％左右的成品，成品可直接做为高炉炼铁原料。也可通过磁选后得到高品位铁精粉(65％左右)，作为高炉原料使用。回收率为75％左右。
本发明的反应机理是：
窑头产生的高温气体抽向窑尾，气流与固体炉料逆向运动，逐步把固体物料加热，料温由窑尾进入时温度较低，在经过预热带预热后，褐铁矿被加热到850-900℃，与适量的还原剂相作用，就可使弱磁性的赤铁矿转变为强磁性的磁铁矿(Fe3O4)。常用的还原剂有C、CO和H2等。
褐铁矿磁化焙烧化学反应式如下：
褐铁矿在300-400℃下℃开始脱水，脱水后变成赤铁矿
Figure BSA00000229102700031
脱水后的赤铁矿与还原剂化学反应如下：(反应温度850-900℃)
3Fe2O3+C→2Fe3O4+CO
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
3Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O
经过上述反应形成强磁性的磁铁矿(Fe3O4)
按上述反应完成后，弱磁性或无磁性的褐铁矿被还原成强磁性的磁铁矿，一部分硫元素被分解及氧化变成硫蒸气或含硫氧化物；一部分砷元素被分解及氧化或还原成三氧化二砷。随着物料在窑内运动，逐渐升高，在到达烧成带时，物料温度可达到1500℃左右，在烧成带硫及砷的被基本去除，去除率在96％以上。
本发明的优点是：本发明采用高低温结合法脱硫除砷，使硫及砷的去除率在96％以上。处理高硫、高砷褐铁矿成为很轻松的事情。且采用本发明冷热交替法及高温煅烧法后，回转窑内带料除结圈这一制约生产的难题，也可迎刃而解。从而延长生产周期，连续生产周期可达到两个月，甚至更长。
采用本发明技术后，以￠3.3×60窑为例，日处理高硫、高砷褐铁矿可达到600吨以上。以2010年5月份本发明产品价格(720元/吨，不含税)，产品回收率75％计算。月可实现销售收入：30×600×75％×720＝972万元，月可实现利润400万元以上，效益极为可观。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的焙烧工艺。
如图所示，本发明的工艺流程为：
第一步：配料
选取含硫、含砷、不同品味的褐铁矿两到三种，以及固定碳含量为70％左右，灰分20％左右的1～3毫米粒度的无烟煤，按照重量为100∶(3-5)比例配料搅拌均匀后，经胶带输送机从回转窑尾入料。
第二步：预热、焙烧
预热：将第一步的配料从回转窑窑尾送入后，窑头设有固定式或可移动式烧嘴，使用煤气或煤粉作为燃料，产生的高温气体抽向窑尾，气流与固体炉料逆向运动，逐步把固体物料预加热，控制回转窑预热段温度为300-1100℃，在这一温度下，弱磁性的赤铁矿转变为强磁性的磁铁矿，一部分硫和砷得到去除；当煤气产生热量不能满足窑内物料反应所需热量时，可由窑尾加适当煤粉用以补充窑内热源，
焙烧：经过预热后的物料进入烧成带，烧成带温度控制在1200--1500℃，在烧成带，96％的硫和砷被去除；
上述预热和焙烧过程中控制窑速1-2转/分，使配料在窑内经过70-80分钟的反应时间。
第三步：成品出窑
将焙烧后的产品在温度1200℃左右出窑，出窑的产品入水急冷，从而得到含铁(以四氧化三铁为主，含部分氧化亚铁)59-61％，含硫0.02％、含砷0.03％左右的成品，成品可直接做为高炉炼铁原料。也可通过磁选后得到高品位铁精粉(65％左右)，再作为高炉原料使用。回收率为75％左右。

Claims (2)

1.一种回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺，其特征在于，步骤如下：
第一步：配料
选取不同品位的褐铁矿两到三种100重量份以及固体还原剂无烟煤(3-5)重量份配料，均匀混合后，经胶带输送机送入回转窑尾待用；
上述无烟煤要求粒径1-3mm，固定碳含量为70％，灰分20％；
第二步：预热、焙烧
将第一步的配料从回转窑窑尾送入，回转窑以每分钟1-2转的转速使配料向窑头运动，窑头设有固定式或可移动式烧嘴，使用煤气或煤粉作为燃料，产生的高温气体抽向窑尾，固体配料与热源产生的热气逆道而行，逐步得到预热、焙烧，在预热、焙烧过程中，控制回转窑预热段温度为300-1100℃，烧成带温度1200--1500℃，配料从窑头进入至窑尾出来需经过70-80分钟的反应时间；
第三步：成品出窑
将焙烧后的产品在1200℃温度左右出窑，入水急冷，从而得到含铁59-61％，含硫0.02％、含砷0.03％的成品。
2.如权利要求1所述的回转窑高温焙烧高硫、高砷褐铁矿工艺，其特征在于，在预热、焙烧过程中，在窑尾加煤粉用以补充窑内热源。
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