CN102952940B - 鲕状赤铁矿闪蒸裂解磁化焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于鲕状赤铁矿矿石的磁化焙烧的方法，该方法包括物料准备、矿粉预热、还原焙烧和排料淬取工艺过程，其特征是将矿粉干燥预热到750℃～900℃，然后输送到温度为800℃～1050℃的旋流动态焙烧炉内，同时将煤气和煤粉送入到旋流动态焙烧炉内，控制旋流动态焙烧炉内的燃烧空气过剩系数和负压，矿粉在旋流动态焙烧炉内停留8-15秒钟，还原成磁铁矿后被排出。使用该工艺方法，能使鲕状赤铁矿在急热状态下产生闪蒸裂解，为该种矿石在还原气氛下深度还原、通体完全磁化开创了新的工艺方法。根据实施结果，通过本发明的工艺方法，鲕状铁矿石的铁品位可达55％～60％，铁回收率可达＞80％，经济效益显著。

Description

鲕状赤铁矿闪蒸裂解磁化焙烧方法

技术领域

本发明涉及一种铁矿石的磁化焙烧工艺，尤其适用于鲕状赤铁矿矿石的闪蒸裂解磁化焙烧方法。

背景技术

四川西昌的越西和宁南地区储有的“宁乡式”鲕状赤铁矿约有30～50亿吨，大约占我国铁矿石总储量的10％。该种铁矿石由于嵌布粒度极细并且常与菱铁矿(FeCO₃)、褐铁矿(Fe₂O₃·3H₂O)等含铁矿物共生而又相互包裹，所以被普遍认为是一种难选铁矿石类型之一。该种矿石的铁品位一般在32％～45％范围内，属贫铁矿石资源。

近年来我国经济高速发展，钢铁产量同样快速增长，铁矿石的需求量日趋增多。而我国富铁矿石资源条件十分有限，铁矿石进口受制于国外，在此前题下如何依据我国自身铁矿石资源矿相的特点，开发利用难选鲕状赤铁矿已经成为黑色冶金选矿技术领域的重大工程课题。

为此，本发明的申请人针对鲕状赤铁矿石资源开发和利用而研究开发出了一种闪蒸裂解、磁化焙烧选矿所需要的工艺方法。

发明内容

本发明所要解决的工程技术问题是：提供一种针对难选鲕状赤铁矿石提选而采用一种闪蒸裂解-磁化焙烧的工艺方法。

鲕状赤铁矿的矿物组成比较复杂，多种矿物共生，其中的赤铁矿及其它铁矿物嵌布粒度极细，而呈层层包裹结构，提选非常困难。本工艺提出粉体矿石在高温快速闪蒸裂解，在还原气氛条件下快速动态磁化还原，后经弱磁选即可获得品位较高、成分合格的铁精矿。

本发明的原理是：根据鲕状赤铁矿石嵌布粒度极细，其矿物成分层层包裹这一特殊地质结构，磨矿至合适粒度，投入焙烧炉内。由于矿石呈颗粒粉体状可大大提高其比表面积，在高温下快速传热、传质，其结果是使矿石内结晶水及其它矿物急剧升温而膨胀，形成矿物结构内外压差增大，矿料闪蒸裂解而其粒度变细，其结构变松散。裂解后矿物在还原气氛条件下快速、深度完成由三氧化二铁向四氧化三铁的转变，然后物料经水淬急冷，使之更有利于下步的磨料和磁选。

本发明所完成的铁矿石的闪蒸裂解、磁化焙烧工艺方法如图1所示，主要包括以下几个工艺过程：

(1)物料准备。首先将鲕状赤铁矿通过破碎机1进行破碎，使矿石粒度≤0.125mm，过筛90％，且粒度比较单一，选取普通喷吹用煤粉为还原剂，其中含碳量为60％～65％的无烟煤喷吹煤粉为最佳。

(2)矿粉预热。将粒度≤0.125mm的矿粉送入到干燥加热器2中进行干燥和预热处理，使矿石的温度达到750℃～900℃。矿石粉剂在经过预热后，矿粉自身中的一部分菱铁矿将会快速升温膨胀，如同闪蒸一样，裂解成含有大量三氧化二铁的粉剂。

(3)还原焙烧。将利用普通煤气发生炉3产生出的煤气和预热矿粉分别输送到旋流动态焙烧炉4内，燃烧煤气，保证旋流动态焙烧炉4内的温度控制在800℃～1050℃范围内，同时利用煤粉输送器5将喷吹煤粉通过一点或多点喷入到旋流动态焙烧炉4内，其中喷吹煤粉的加入量按质量百分数计算为预热矿粉加入量的5％～10％，旋流动态焙烧炉4内的燃烧空气过剩系数为0.95～1.05、负压为200～850Pa，以实现微贫氧状态燃烧；喷吹煤粉送入到旋流动态焙烧炉4后，与炉内热烟气中的二氧化碳反应生成一氧化碳，成为将赤铁矿还原为磁铁矿的还原气体，矿粉在旋流动态焙烧炉4内停留8-15秒钟，在一氧化碳气体作用下，被还原成主要成分为四氧化三铁的磁铁矿；

(4)排料淬取。矿粉被还原成主要成分为四氧化三铁的磁铁矿粉后，被排入到排料器6内，排料器6内的温度应控制在550℃～600℃范围内，磁铁矿粉再经排料器的下出口直接排入到装有一定水量的水淬槽7中进行水淬处理，磁铁矿粉经水淬处理后捞出烘干即为成品，提供给选矿企业进行磁选或浮选。

(5)为了实现热能的有效利用，本发明中将旋流动态焙烧炉4内的高温废气通过管道8送入到干燥预热器2内，用于对矿粉的直接预热。

由此可见，在上述工艺中，矿粉在750℃～900℃进行预热，然后进入到旋流动态焙烧炉4内发生化学反应，在800℃～1050℃还原气氛下经快速传质、传热后膨胀如同闪蒸一样，然后裂解成粒度更细的矿粉，且矿粉中的一部分菱镁矿发生分解反应，生成三氧化二铁，三氧化二铁被进一步还原为磁铁矿，其全部过程仅在8～15秒内完成。

附图说明

通过下面结合附图进行的示例性实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得明显且更易于理解。

图1是本发明所用工艺方法的示意图。

附图标号说明：1为破碎机，2为干燥加热器，3为煤气发生炉，4为旋流动态焙烧炉，5为煤粉输送器，6为排料器，7为水淬槽，管道8。

具体实施方式

发明机理

根据弱磁性氧化铁矿物转变为强磁性磁铁矿物，其各种氧化物相互转变关系，理论研究可知：

3FeCO₃→Fe₃O₄+2CO₂+CO-Q1

2FeCO₃·3H₂O→2Fe₂O₃+3H₂O-Q2

化学方程式表示，菱铁矿(FeCO₃)、褐铁矿(Fe₂O₃·3H₂O)发生吸热分解。随温度提高，

3Fe₂O₃+CO→2Fe₃O₄+2CO₂-Q3

上述化学反应式表明：在将赤铁矿还原成为磁铁矿的过程中，必须将CO作还原剂，而菱铁矿焙烧为磁铁矿过程中所使用的CO一部分靠其受热分解时能放出少量的CO气体，这部分CO气体可参加赤铁矿的磁化还原反应从而减少了一部分燃料的消耗。大部分CO气体还原剂是靠外加煤粉与二氧化碳化合反应生成，其化学方程式为：

C+CO₂→2CO-Q3

Fe₂O₃被还原成Fe₃O₄后也就有了磁性，为后续磁选奠定了基础，也为鲕状赤铁矿的开采提供了技术保证。

发明的积极效果

本发明与传统焙烧技术(竖窑、回转窑)相比，具有如下优点：

1.可解决鲕状赤铁矿这一难选铁矿石的选矿工程难题，实现了贫铁矿石资源的开发和充分利用，全部过程在8～15秒内快速动态完成，生产工艺相对降低，设备投资较小且工艺稳定可靠，中间不会出现如回转窑的结圈的工艺事故等问题。

2.经本工艺方法处理的含铁矿料，粒度明显变细，还原反应结束通过水淬处理，矿料更易磨细，从而有效地降低了选矿过程中的生产成本，节约能源，有利于后续弱磁选工艺的具体实施。

3.根据中试结果，本项工艺所获得的磁铁矿粉再经弱磁选(磁场强度≤0.1T)方法，可获得高品质合格的铁精矿，其所获得的铁精矿品位在55％～58％范围，鲕状赤铁矿中铁的回收率大于80％。

4.本发明所完成的工艺方法还可应用于菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等其它难选矿物的焙烧上，特别适用于矿山规模小、电能不足的偏远地区使用，因此具有很大的潜在市场。

实施例

本发明已经实施，具体内容包括：

(1)原料准备。首先将鲕状赤铁矿进行破碎成矿石粒度≤0.125mm的矿粉，过筛，使用普通的喷吹用煤粉作为还原剂。

(2)矿粉预热。将粒度≤0.125mm的矿粉送入到平均温度为950℃的干燥和预热器中进行充分的干燥预热处理，使矿石的平均温度达到900℃。

(3)还原焙烧。将预热矿粉、喷吹煤粉和普通煤气发生炉产生出的煤气分别送入到旋流动态焙烧炉内，其中喷吹煤粉的平均加入量按质量百分数计算为预热矿粉加入量的7.2％，控制煤气的进入量，炉内的热风平均温度控制在980℃；燃烧空气过剩系数为0.98，炉内负压450Pa。

(4)排料淬取。被还原的磁铁矿粉在旋流动态焙烧炉内实现气固分离，分离出的废气作为矿粉干燥预热热源气体，通过管道自旋流动态焙烧炉引入到干燥预热器内，而分离出的而其中固体粉剂磁铁矿粉自排料器的下出口排出，排料器内的温度平均控制在580℃。

所获得的磁铁矿粉经弱磁选后，所得到铁精矿的铁品位在为58％，铁回收率为83％，获得了较为理想的工艺效果。

Claims (3)

1.一种适用于鲕状赤铁矿矿石的磁化焙烧的方法，该方法包括物料准备、矿粉预热工艺过程，其特征在于，将鲕状赤铁矿通过破碎机(1)破碎至粒度≤0.125mm，过筛90％；将粒度≤0.125mm的矿粉送入到干燥预热器(2)中干燥预热到750℃～900℃，矿石粉剂在经过预热后，矿粉的一部分菱铁矿裂解成含有大量三氧化二铁的粉剂；将利用普通煤气发生炉(3)产生出的煤气和预热后的矿粉分别输送到旋流动态焙烧炉(4)内，燃烧煤气，保证旋流动态焙烧炉(4)内的温度控制在800℃～1050℃范围内，同时利用煤粉输送器(5)将喷吹煤粉喷入到旋流动态焙烧炉(4)内，其中喷吹煤粉的加入量按质量百分数计算为矿粉加入重量的5％～10％，旋流动态焙烧炉(4)内的燃烧空气过剩系数为0.95～1.05、负压为200～850Pa；矿粉在旋流动态焙烧炉(4)内停留8-15秒钟后，被排入到温度为550℃～600℃的排料器(6)内，再自排料器(6)下出口直接排入到装有一定水量的水淬槽(7)中，捞出烘干，旋流动态焙烧炉(4)内的高温废气通过管道(8)送入到干燥预热器(2)内，

其中，物料经水淬急冷后，再进行磨料和磁选。

2.根据权利要求1所述的适用于鲕状赤铁矿矿石的磁化焙烧的方法，其特征在于，所述方法中所用喷吹煤粉是含碳量为60％～65％的无烟煤喷吹煤粉。

3.根据权利要求1所述的适用于鲕状赤铁矿矿石的磁化焙烧的方法，其特征在于，所述利用煤粉输送器(5)将喷吹煤粉喷入到旋流动态焙烧炉(4)内是指一点或多点喷入。