CN102268535A

CN102268535A - 用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺

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Publication number: CN102268535A
Application number: CN2011102197398A
Authority: CN
Inventors: 薛生晖; 陈启平; 毛拥军; 黎红兵; 张茂; 王东; 黄晓燕; 张胜广; 詹曙光; 王金明; 陈泽宗; 付向辉; 赵海涛; 邹廷信; 董飞; 张志雄; 黄焯枢; 韩彦利; 杨智
Original assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Current assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-08-02
Also published as: CN102268535B

Abstract

本发明公开了一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，破碎合格的物料按比例定量配置后送入回转窑中进行磁化焙烧，在窑头喷入燃料，并从回转窑体的窑头向回转窑内抛入部分粒度为0～12mm的粒煤，抛煤量按处理原矿量的2～10%；同时，在窑尾处将矿石和粉煤按配比送入窑内，粉煤配比按处理原矿量的2～10%。本发明具有适用范围广、焙烧效果好、处理量大等优点。

Description

用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺

技术领域

本发明主要涉及到冶金与选矿相结合的技术领域，特指一种主要适用于菱褐铁矿共生矿及菱铁矿、褐铁矿、中低品位氧化锰矿、低品位红土镍矿、低品位氧化铅锌矿等低品位金属矿的还原焙烧处理的专用成套装置。

背景技术

随着我国钢铁工业的迅速发展,品位高且易选的铁矿石资源濒临枯竭,合理开发利用复杂难选贫、杂铁矿石资源对缓解我国铁矿石供求矛盾,促进我国钢铁工业发展具有重要的现实意义。近年来研究开发的菱、褐铁矿选矿技术主要包括:重选、磁选等单一流程、选择性絮凝浮选和还原焙烧-磁选等联合流程。这些研究结果表明,目前尚未形成成熟有效的菱、褐铁矿处理的成套装置。目前我国菱铁矿石和褐铁矿石资源的利用率极低，绝大部分没有开采利用。尤其是我国原生富矿资源稀少，铁矿“贫、杂、细、散”的品质特点及较低的整体利用水平是我国钢铁工业发展的瓶颈。我们不得不面临国产铁矿石供应紧缺、进口量连续大幅度增加，国际市场价格一路攀高，国家经济安全和行业经济效益受到严峻挑战的局面。

因此，通过科学研究，依靠科技进步，扩大可工业利用铁矿资源量，高效、合理的开发利用上述各类中低品位铁矿资源，保障铁矿资源的安全供给，是钢铁行业以及国民经济发展中亟待解决的问题。菱铁矿、褐铁矿、菱褐铁矿共生矿的有效工业利用，对提高我国铁矿资源的保障程度十分重要，是国民经济发展急需的支撑技术。

还原焙烧-磁选-（浮选）选矿新技术对这类弱磁性矿物是行之有效的选矿方法。目前能实现还原焙烧的装置有：竖炉、回转窑、沸腾炉以及闪速焙烧炉。竖炉主要用于处理粒度范围在10～75mm的矿石,回转窑主要用于处理粒度范围在0～30mm的矿石，沸腾炉主要用于处理粒度范围在0～3mm的矿石，闪速焙烧炉主要用于处理粒度范围在0～1mm的矿石，目前在工业生产上得到应用的主要是回转窑和竖炉。

与此同时，随着我国经济的持续快速发展，对锰、镍、锌、铅等金属的需求量也逐年上升，导致上述金属富矿资源逐渐枯竭。而我国广泛分布着低品位软锰矿、低品位氧化铅锌矿、低品位红土镍矿等金属矿物，现在同样不能有效地开发和利用。一些小的工厂采用反射炉进行焙烧，但存在焙烧效果差、处理量太小、工人劳动强度大、燃料用量大、经济效益差、环境污染严重等缺点，迫切需要开发出针对这类矿产资源的有效处理工艺，使该类资源得到高效、合理的开发利用。对于低品位菱、褐铁矿、红土镍矿、低品位氧化铅锌矿、低品位软锰矿等金属矿物，还原焙烧均采用中低温还原焙烧技术，它们的焙烧工艺条件和设备配置都很相似。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种适用范围广、焙烧效果好、处理量大的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，破碎合格的物料按比例定量配置后送入回转窑中进行磁化焙烧，在窑头喷入燃料，并从回转窑体的窑头向回转窑内抛入部分粒度为0～12mm的粒煤，抛煤量按处理原矿量的2～10%；同时，在窑尾处将矿石和粉煤按配比送入窑内，粉煤配比按处理原矿量的2～10%。

作为本发明的进一步改进：

所述窑头处采用罗茨风机鼓风抛煤，煤风比3～5:1。

所述回转窑内当高温带温度升到550～750℃时，窑尾开始加入矿石和配混合料，投料1小时后，距离窑头2/3窑身长处温度为300～400℃；在投料1小时时，窑头开始抛煤，窑内温度迅速升高，高温带拉长；1小时后距离窑头2/3窑身长处温度达到650～850℃，形成长度20～40m的还原焙烧高温带。

所述原矿在650～850℃下，经30～90min还原焙烧后得到的成品焙烧矿通过回转窑体的窑头的下料管直接送出，高温物料通过水淬冷却至70℃以下，冷却后的成品焙烧矿送到磁选车间进行下一步的处理。

所述回转窑排出的烟气经过降温、除尘后排入大气。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用从窑尾配入煤和窑头抛入煤相结合的方式进行还原煤的给入，解决了窑内温度场分布、弱还原性气氛保持、提高回转窑产能、延长回转窑作业周期等难题。

2、采用本发明后，整个焙烧工艺更加简化，焙烧还原效果更好，适用范围广更广，产品质量更高。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明在具体应用实例中的结构示意图；

图3是本发明在具体应用实例中抛煤组件的结构示意图。

图例说明：

1、回转窑体；101、窑尾；102、窑头；105、窑身；2、配料进料组件；201、粉矿仓；202、粉煤仓；203、粉矿胶带输送机；204、粉煤胶带输送机；205、混合胶带输送机；206、配料下料管；3、出料组件；301、螺旋输送机；302、成品焙烧矿胶带输送机；303、沉淀池；304、溢流泵；4、烟尘处理组件；401、冷却器；402、漩涡除尘器；403、袋式除尘器；404、集灰斗；405、气流导管；406、烟囱；407、锅炉引风机；5、抛煤组件；501、罗茨风机；502、粒煤仓；503、全密封定量给料机；504、下料管；505、抛煤枪。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，在具体实施例中，本发明用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺的工作流程为：

（1）、破碎合格的褐、菱铁矿、中低品位氧化锰矿(0～15mm)和烟煤(0～12mm)，由设在窑尾101的配料进料组件2，按比例定量配置后送入回转窑中进行磁化焙烧。

焙烧热源由燃烧天然气和烟煤提供，通过控制天然气燃烧的一次和二次风量，调控回转窑内的温度场分布和气氛，保证焙烧工艺过程顺行。在窑头102使用天然气、煤气、粉煤燃烧装置喷入天然气或粉煤，燃烧用天然气/粉煤和高压离心风机鼓入的一次空气由烧嘴喷入回转窑体1内进行燃烧供热；在使用天然气/粉煤作燃料的工艺中，天然气/粉煤和一次空气由烧嘴喷入回转窑体1的窑内进行燃烧。

同时，通过设在窑头102的粒煤抛煤组件5，从回转窑体1的窑头102向回转窑内抛入部分粒度为0～12mm的粒煤，抛煤量按处理原矿量的2～10%，采用罗茨风机501鼓风抛煤，煤风比3～5:1（即3～5kg/m³）。当高温带温度升到550～750℃时，窑尾开始加入矿石和配混合料，投料1小时后，距离窑口2/3窑身长处温度300～400℃；在投料1小时时，窑头102开始抛煤，窑内温度迅速升高，高温带拉长；1小时后距离窑口2/3窑身长处温度达到650～850℃，长度20～40m的还原焙烧高温带。通过控制抛入窑内粒煤的粒度范围、抛煤煤风比控制粒煤抛入回转窑内的距离。生产中抛入粒煤在窑内分布见下表1。从表中可以看出抛入粒煤集中分布在距离窑头102 1/3～1/6窑身长区域，要继续拉长窑内高温带距离必须在窑尾101配入粉煤。

在窑尾101，矿石和粉煤按配比送入窑内，粉煤配比按处理原矿量的2～10%，矿石和粉煤在回转窑内良好接触的条件下一起在窑内运动和反应，传热和传质过程迅速，反应时间充足。在生产中单独采用窑尾101配煤工艺，只有烧嘴一团火在短距离内燃烧，单台设备处理量最大只能达到40～45t/h，且窑况运行不平稳，结圈严重；采用窑头102抛煤和窑尾101配煤相结合工艺技术处理量达55～60t/h，且窑况运行平稳，大大延缓了结圈周期，有效解决结圈难题。采用窑头102抛煤与窑尾101配煤相结合的工艺技术和装备，提高了中低温回转窑的单机产能、降低单位能耗、有效解决了磁化焙烧回转窑的结圈难题。

表1 抛入粒煤在窑内分布

抛煤落点距窑头距离	抛煤量分布（%）
		0～1/12	2.19
1/12～1/6	18.02
		1/6～1/4	31.73
1/4～1/3	24.62
		1/3～5/12	11.76
5/12～1/2	6.56
		〉1/2	5.13
	100.00
		风煤比	3.56

（2）、原矿在650～850℃下，经30～90min还原焙烧后得到的成品焙烧矿通过回转窑体1的窑头102的下料管直接落入出料组件3中的淹没式螺旋输送机301中，高温物料通过水淬冷却至70℃以下，水淬极冷可防止已焙烧好的物料再次氧化，冷却后的成品焙烧矿由成品焙烧矿胶带输送机302上送到磁选车间进行下一步的处理。冷却水经沉淀池303或浓密机沉降固体，再冷却降温后经过溢流泵304后循环利用。

回转窑排出的烟气温度达300℃以上且含尘量大，要经过烟尘处理组件4中的冷却器401降温除尘（温度过高会将袋式除尘器布袋烧掉）、再经过漩涡除尘器402粗除尘和袋式除尘器403精收除尘后，烟气含尘量达到排放标准后，由引风机送入烟囱406后排入大气。每条回转窑收尘系统的烟气管路和收尘系统各卸灰点的烟尘分别集中收集到集灰斗404中，进行回收处理。

经本发明处理后的焙烧矿经选矿后铁精矿品位达61～63%，可以获得良好的经济效益及社会效益，还可以进一步在菱褐铁矿、低品位氧化铅锌矿、低品位软锰矿还原焙烧工业生产上推广应用。

如图2和图3所示，在应用实例中，用来实施本发明工艺的整套设备包括回转窑体1、配料进料组件2、出料组件3以及烟尘处理组件4，配料进料组件2位于回转窑体1上窑尾101的进料口处，出料组件3位于回转窑体1上窑头102的出料口处，窑头102处设有用来往回转窑体1内抛射粒煤的抛煤组件5。本发明中回转窑还原焙烧采用从窑尾101(给料端) 配入煤和窑头102 (排料端)抛入煤相结合的方式进行还原煤给入，有效地延长了反应高温带，大大增加了回转窑处理量，可以保证合理的窑内温度场分布、保持弱还原性气氛以及提高产能，同时降低了单位能耗和单位成本。抛煤组件5利用罗茨风量将粒煤抛入窑内，抛入窑内的煤一方面起到拉长还原高温带的作用，一方面起到强化还原气氛的作用；抛入窑内的粒煤粒径分布要符合一定比例，具体要求根据粒煤抛入窑内的距离确定。整个抛煤组件5各设备性能要相互匹配，保证煤风配比。抛入窑内的煤能够确保焙烧温度带得到进一步延长，使煤及其挥发份直接参与还原，提高还原煤的利用率和原矿处理能力。

如图2所示，本实施例中，抛煤组件5包括抛煤枪505、粒煤仓502以及全密封定量给料机503，粒煤仓502通过下料管504经过全密封定量给料机503与抛煤枪505的进料口相连，抛煤枪505的一端与送风机构相连通，抛煤枪505的出口端经窑头102伸入回转窑体1的内腔。送风机构采用罗茨风机501。

参见图1，本实施例中，烟尘处理组件4包括通过气流导管405依次相连的冷却器401、漩涡除尘器402、袋式除尘器403，冷却器401、漩涡除尘器402、袋式除尘器403均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗404相连通，袋式除尘器403的出口端与烟囱406相连通。

本实施例中，配料进料组件2包括粉矿仓201、粉煤仓202、粉矿胶带输送机203、粉煤胶带输送机204、混合胶带输送机205以及配料下料管206，粉矿胶带输送机203位于粉矿仓201的下方，粉煤胶带输送机204位于粉煤仓202的下方，混合胶带输送机205位于粉煤胶带输送机204和粉矿胶带输送机203的下方，混合胶带输送机205的出料端通过配料下料管206与窑尾101相连通。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，其特征在于：破碎合格的物料按比例定量配置后送入回转窑中进行磁化焙烧，在窑头喷入燃料，并从回转窑体的窑头向回转窑内抛入部分粒度为0～12mm的粒煤，抛煤量按处理原矿量的2～10%；同时，在窑尾处将矿石和粉煤按配比送入窑内，粉煤配比按处理原矿量的2～10%。

2.根据权利要求1所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，其特征在于：所述窑头处采用罗茨风机鼓风抛煤，煤风比3～5:1。

3.根据权利要求1所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，其特征在于：所述回转窑内当高温带温度升到550～750℃时，窑尾开始加入矿石和配混合料，投料1小时后，距离窑头2/3窑身长处温度为300～400℃；在投料1小时时，窑头开始抛煤，窑内温度迅速升高，高温带拉长；1小时后距离窑头2/3窑身长处温度达到650～850℃，形成长度20～40m的还原焙烧高温带。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，其特征在于：所述原矿在650～850℃下，经30～90min还原焙烧后得到的成品焙烧矿通过回转窑体的窑头的下料管直接送出，高温物料通过水淬冷却至70℃以下，冷却后的成品焙烧矿送到磁选车间进行下一步的处理。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧工艺，其特征在于：所述回转窑排出的烟气经过降温、除尘后排入大气。