CN103031432B - 钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统及焙烧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统及焙烧工艺。采用流化床氧化反应器对钛铁精矿粉体进行氧化焙烧，通过热风炉预热流化空气和多级旋风预热器预热矿粉为氧化焙烧提供热量；氧化后的矿粉进入流化床还原反应器对氧化矿后粉体进行还原焙烧，通过煤气预热器加热煤气为还原焙烧提供热量；还原反应器的焙烧尾气先在燃烧室中通过燃烧释放其中未反应还原性气体的潜热，燃烧后的热烟气一路与氧化反应器尾气混合后进入多级旋风预热器与冷的钛铁精矿粉体换热，预热钛铁精矿的同时回收热量，另一路用于预热冷煤气，使进入还原炉的流化煤气升温而强化还原条件；本发明具有氧化、还原效率高，焙烧过程热量利用效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工、冶金技术，尤其涉及一种钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧系统改性及焙烧工艺。
背景技术
随着我国国民经济的持续快速发展，对钛资源的需求持续大幅增加，我国攀枝花-西昌地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源，赋存于多组元钒钛磁铁共生致密矿中，其中钛(以TiO2计)储量8.7亿吨，占全国的90％左右，是我国最重要的钛原料基地。
钛铁矿精矿从选铁尾矿中选得，虽结构致密，但酸溶性好，是硫酸法钛白生产的优质原料，但硫酸法钛白工艺的“三废”问题较为严重。氯化法作为目前世界上较为先进的钛白生产技术，具有流程短、产能大、成本低、产品质量好、环境污染小等优点，是钛白生产工艺的发展方向。然而氯化法钛白生产需以高品质的富钛料作为原料，目前我国生产高品质富钛料的工艺技术及装备较为落后，规模尚小，远不能满足氯化法对于原料的要求(主要是攀西钛资源中钙镁含量过高)。因此，要发展氯化法钛白生产，首先要解决以低品位钛铁矿为原料制取高品质富钛料的大型化生产技术。
国内外从20世纪70年代开始深入研究富钛料的制取方法，目前已形成多种工艺，主要有电炉法、还原锈蚀法和盐酸法。电炉法与还原锈蚀法对钙、镁等杂质的除去能力较弱；盐酸浸出法则具有浸出速度快、除杂能力强、产品品位高、盐酸可循环利用等优点，并且该工艺在技术、设备、经济及环保多方面都符合大型工业生产的要求。结合攀枝花钛铁矿的特点，盐酸法被认为是制取富钛料的最佳工艺之一，但其最大缺点则是产品粉化率较高，如中国专利申请03136052.1提出了一种通过弱氧化-盐酸浸出制备人造金红石的方法，产品的粉化率高达14％，产品粉化不仅导致过滤困难，影响生产，而且后续氯化工艺也难以适应。
氧化-还原联合焙烧在降低产品粉化、提高浸出效率方面具有独特的优势，国内外都对此方法有较多的研究，例如美国专利5885324、5830420、6531110，中国专利申请200810300703.0、200810177520.4等都提出了采用流化床对铁精矿或高钛渣进行氧化-还原焙烧的原则流程，但对在生产中具体如何实现，如氧化焙烧及还原焙烧所需热量如何供给、焙烧尾气热量如何利用、还原焙烧尾气中未反应还原性气体如何回收处理、高温的还原矿如何防止再次氧化等工程问题都未涉及。
另有少数专利也提出了氧化-还原焙烧流程具体的实施方案，但工艺存在明显的不足，也不具备很好的经济效益。例如美国专利4097574提出了一种对钛铁精矿进行氧化焙烧及还原焙烧的工艺：钛铁精矿在回转窑或流化床中空气气氛、593-871℃(1100-1600°F)下进行氧化焙烧1.5-2h，氧化温度通过燃烧燃料维持，氧化焙烧尾气经过旋风除尘后直接排空，收集的细粉返回氧化焙烧反应器。氧化后钛铁精矿在热态下、通过热的气力输送被直接提升至热态中间料仓，因为后续还原流化床为间歇操作，为此设置了一个中间料仓以维持系统的连续性。氧化后的钛铁精矿从中间料仓进入还原流化床，在氢气气氛，760-926℃(1400-1700°F)、20大气压(0-300psi)以内，还原至还原度大于85％后排出，进入还原矿中间料仓，该中间料仓也是维持系统连续所必须的，再从中间料仓排出进入焙烧矿冷却器，在隔绝空气的情况下冷却至200℃左右后送浸出工段。还原采用氢气，经加压后与从还原流化床排出尾气中回收得到的氢气混合，先与从还原流化床排出的高温尾气在尾气换热器中换热，再进入气体预热器加热至还原反应温度以上，从底部进入还原流化床，在流化床中与经氧化的钛铁精矿发生还原反应后，从还原炉上部排出，经旋风除尘器除尘后，进入尾气换热器，然后进入尾气洗涤塔中通过水洗除去其中的细粉体和反应产生的水蒸汽，再经干燥后与新鲜的反应气体混合，从而实现未反应气体的循环利用。
上述专利虽然给出了一个钛铁精矿氧化焙烧及还原焙烧具体实施工艺，并且部分利用了尾气余热及回收还原尾气中未反应的氢气，但该工艺还存在如下不足：
(1)氧化炉出口热的尾气直接排放，导致热量利用效率低；
(2)该工艺的尾气循环只适用于以纯H2作为还原剂，如果气体里含有惰性气体(如N2)，循环过程会累积；若含有CO则反应过程会生成CO2，CO2仅通过水洗无法有效去除。而只能以纯氢气作为还原剂会使该工艺的应用受到极大的限制；
(3)还原流化床采用间歇操作，为了实现连续操作需要设两个中间料仓，不仅使系统复杂化，间歇操作也使系统产能受到限制。
(4)该工艺未说明还原矿通过什么设备实现隔绝空气冷却。
所以针对上述现有钛铁精矿氧化焙烧-还原焙烧工艺的不足，急需一种钛铁精矿高效氧化-还原焙烧系统及焙烧工艺。
发明内容
本发明提供一种钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统及焙烧工艺，以解决现有技术中的缺陷，实现高效的氧化和还原焙烧，适合大规模连续工业生产。
本发明提供一种钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性系统包括：料仓，星型下料器，螺旋加料机，多级旋风预热器，旋风除尘器，布袋收尘器，螺旋下料机，燃烧室，燃烧室烧嘴、鼓风机，进料阀，流化床氧化反应器，氧化炉出料阀，热风炉，热风炉烧嘴，煤气预热器，流化床还原反应器，水冷出料阀，水冷出料螺旋，水冷套管，引风机，压缩空气管道，高压煤气管道，低压煤气管道和氮气管道；
所述流化床氧化反应器包括：氧化炉分离器、氧化炉、氧化炉烧嘴和氧化炉返料阀；
所述流化床还原反应器包括：还原炉分离器、还原炉、还原炉烧嘴和还原炉返料阀；
所述多级旋风预热器为三级旋风预热器，包括：一级旋风预热器、二级旋风预热器和最后一级旋风预热器，
所述料仓底部的出料口设有星型下料器，星型下料器的出口与螺旋加料机的进口相连通，螺旋加料机的出口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器的进气口相连通，所述一级旋风预热器顶部的出气口通过管道与旋风除尘器的进气口相连通；
所述旋风除尘器的出气口通过管道与布袋收尘器的进气口相连通，所述旋风除尘器下部的出料口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器的进气口相连通；
所述布袋收尘器的出气口通过管道与引风机相连通；所述布袋收尘器的下部设置有螺旋下料机，所述螺旋下料机的出料口通过管道与料仓相连通；
所述多级旋风预热器的最后一级旋风预热器底部的出料口通过管道与进料阀相连通，所述多级旋风预热器的最后一级旋风预热器的进气口通过管道与燃烧室的出气口和氧化炉分离器的出气口相连通；
所述燃烧室的一端安装有燃烧室烧嘴，燃烧室烧嘴分别与还原炉分离器的出气口、鼓风机和低压煤气管道相连通，所述燃烧室的出气口通过管道与多级旋风预热器的最后一级旋风预热器的进气口相连通；
所述进料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，进料阀的出料口通过管道与氧化炉进料口相连通；
所述氧化炉底部的进气口通过管道与热风炉出气口相连通；所述氧化炉上部的出气口通过管道与氧化炉分离器的进气口相连通，所述氧化炉分离器的出气口通过管道与最后一级旋风预热器的进气口相连通；所述氧化炉分离器出料口通过管道与氧化炉返料阀的进料口相连通；
所述氧化炉返料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，氧化炉返料阀的出料口通过管道与氧化炉的返料口相连通；
所述氧化炉上部的出料口通过管道与氧化炉出料阀的进料口相连通；所述氧化炉出料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，所述氧化炉出料阀的出料口通过管道与还原炉的进料口相连通；
所述还原炉的进气口通过管道与煤气预热器管程的出气口相连通；所述还原炉的出气口通过管道与还原炉分离器的进气口相连通；所述还原炉分离器的出气口通过管道与燃烧室烧嘴相连通，所述还原炉分离器底部的出料口通过管道与还原炉返料阀的进料口相连通；所述还原炉返料阀底部的进气口通过管道与氮气总管相连通，所述还原炉返料阀的出料口通过管道与还原炉的返料口相连通；
所述还原炉上部的出料口通过管道与水冷出料阀的进料口相连通；所述水冷出料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，所述水冷出料阀的壳层设有循环冷却水进水口和出水口；
所述水冷出料阀的出料口与水冷出料螺旋的进料口通过管道相连通，经水冷出料螺旋冷却的焙烧矿由水冷出料螺旋的出料口排出进入下游浸出工段；所述水冷出料螺旋设有循环冷却水进水口和出水口；
所述煤气预热器的壳程底部的进气口通过管道与燃烧室顶部的出气口相连通；所述壳程顶部的出气口通过管道经水冷套管与布袋收尘器的进气口相连通；所述煤气预热器的管程顶部的进气口通过管道与高压煤气管道相连通，所述管程底部的出气口通过管道与还原炉底部的进气口相连通。
本发明的另一个目的是还提供了一种采用所述钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧系统进行钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧的工艺，包括以下步骤：
钛铁精矿粉体由料仓送入多级旋风预热器中，与从燃烧室和氧化炉分离器排出的尾气完成热交换后，由多级旋风预热器中的最后一级旋风预热器排出经进料阀进入氧化炉中进行氧化反应；多级旋风预热器中的一级旋风预热器排出气体中夹带的钛铁精矿粉体，经旋风除尘器和布袋收尘器分离收集，旋风除尘器收集的钛铁精矿粉体返回一级旋风预热器，布袋收尘器收集的钛铁精矿粉体经螺旋下料机返回料仓；完成氧化反应后的高温钛铁精矿经氧化炉出料阀进入还原炉进行还原反应，还原后的高温还原焙烧矿经水冷出料阀预冷却后进入水冷出料螺旋冷却，从水冷出料螺旋的出料口排出后进入下游浸出工段；空气经热风炉预热后进入氧化炉，在氧化炉内与钛铁精矿进行氧化反应后从氧化炉排出进入氧化炉分离器，将夹带的钛铁精矿粉体分离返回氧化炉后，氧化焙烧尾气与燃烧室出口气排出的气体汇合；煤气经煤气预热器预热后进入还原炉，从还原炉排出后进入还原炉分离器将夹带的钛铁精矿粉体分离返回还原炉，还原焙烧尾气从还原炉分离器的出气口排出进入燃烧室烧嘴燃烧产生高温热烟气，一部分高温热烟气从燃烧室排出后与从氧化炉分离器出气口排出的尾气汇合后进入多级旋风预热器与钛铁精矿粉体进行热交换后，经旋风收尘器和布袋除尘器去除夹带的细粉后放空；另一部分高温热烟气从燃烧室顶部的出气口排出进入煤气预热器壳程，从煤气预热器壳程排出后经水冷套管冷却后，经布袋收尘器排空。
本发明工艺的特征之一在于：通过预热氧化炉流化空气为氧化炉提供热量，流化空气的预热是通过在热风炉中燃烧煤气的方式实现的，流化空气的预热温度为700-1000℃。。
本发明工艺的特征之一在于：采用燃烧室燃烧产生热烟气的方式回收还原炉分离器出口尾气中未反应可燃气体的潜热，热烟气一路与从氧化炉分离器出气口排出的热尾气汇合后，作为多级旋风预热的热源加热钛铁精矿粉体，进而回收热量，另一路热烟气从燃烧室顶部的出气口排出进入煤气预热器加热还原炉流化煤气，为还原炉提供热量，还原炉流化煤气的预热温度为700-900℃。
本发明工艺的特征之一在于：采用水冷出料阀和水冷出料螺旋在隔绝空气气氛下冷却高温还原焙烧矿。
本发明工艺的特征之一在于：采用氧化炉出料阀保证钛铁精矿粉体从氧化炉流向还原炉的同时，避免氧化炉中的空气和还原炉中的煤气相互接触。
本发明提供的对钛铁精矿进行高效氧化焙烧、还原焙烧、焙烧矿冷却的系统及工艺，是通过如下方式实现的：
(1)将流化床氧化反应器排出的高温尾气与冷的钛铁精矿粉换热，回收氧化焙烧高温尾气的显热；
(2)将流化床还原反应器排出的高温尾气进行燃烧，释放还原焙烧尾气中未反应可燃气体的潜热，通过将燃烧得到的高温烟气与冷的钛铁精矿粉和冷煤气换热回收还原焙烧尾气的热量；
(3)高温尾气/烟气与冷的钛铁精矿粉之间采用三级旋风预热器换热；
(4)通过氧化炉出料阀保证氧化炉排出的高温钛铁精矿顺利流向还原炉，同时避免氧化炉中空气和还原炉中煤气相互接触，保障运行安全。
(5)采用水冷出料阀和水冷出料螺旋在隔绝空气气氛下冷却高温焙烧矿。
本发明采用流化床反应器对钛铁精矿粉体进行氧化-还原焙烧，焙烧效率高；通过燃烧室燃烧产生热烟气的方式回收还原炉排出尾气中未反应还原性气体的潜热，热量利用充分；通过多级旋风预热器预热冷钛铁精矿粉体，适合大规模工业生产。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性系统的工艺流程图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-料仓 2-星型下料器 3-螺旋加料机
4-旋风除尘器 5-一级旋风预热器 6-二级旋风预热器
7-最后一级旋风预热器 8-进料阀 9-1-氧化炉
9-2-氧化炉烧嘴 9-3-氧化炉分离器 9-4-氧化炉返料阀
10-氧化炉出料阀 11-热风炉 11-1-热风炉烧嘴
12-1-还原炉 12-2-还原炉烧嘴 12-3-还原炉分离器
12-4-还原炉返料阀 13-水冷出料阀 14-水冷出料螺旋
15-燃烧室 15-1-燃烧室烧嘴 16-鼓风机
17-煤气预热器 18-水冷套管 19-布袋收尘器
20-螺旋下料机 21-引风机 PA-压缩空气管道
PG-高压煤气管道 FG-低压煤气管道 N-氮气管道
CW-循环冷却水 VT-放空
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1。钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统，由料仓1，星型下料器2，螺旋加料机3，旋风除尘器4，由一级旋风预热器5、二级旋风预热器6和最后一级旋风预热器7组成的多级旋风预热器，进料阀8，由氧化炉9-1、氧化炉烧嘴9-2、氧化炉分离器9-3和氧化炉返料阀9-4组成的流化床氧化反应器，氧化炉出料阀10，热风炉11，热风炉烧嘴11-1，由还原炉12-1、还原炉烧嘴12-2、还原炉分离器12-3和还原炉返料阀12-4组成的流化床还原反应器，水冷出料阀13，水冷出料螺旋14，燃烧室15，燃烧室烧嘴15-1、鼓风机16，煤气预热器17，水冷套管18，布袋收尘器19，螺旋下料机20，引风机21组合而成。
料仓1底部的出料口设有星型下料器2，星型下料器2的出口与螺旋加料机3的进口相连通，螺旋加料机3的出口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器5的进气口相连通，一级旋风预热器5的出气口通过管道与旋风除尘器4的进气口相连通；
旋风除尘器4的出气口通过管道与布袋收尘器19的进气口相连通，旋风除尘器4下部的出料口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器5的进气口相连通；
布袋收尘器19的出气口通过管道与引风机21相连通；布袋收尘器19的下部设置有螺旋下料机20，螺旋下料机20的出料口通过管道与料仓1相连通；
多级旋风预热器的最后一级旋风预热器7底部的出料口通过管道与进料阀8相连通，多级旋风预热器的最后一级旋风预热器7的进气口通过管道与燃烧室15的出气口和氧化炉分离器9-3的出气口相连通；
燃烧室15的一端安装有燃烧室烧嘴15-1，燃烧室烧嘴15-1分别与还原炉分离器12-3的出气口、鼓风机16和低压煤气管道FG相连通，燃烧室15的出气口通过管道与多级旋风预热器的最后一级旋风预热器7的进气口相连通；
进料阀8底部的进气口通过管道与氮气管道N相连通，进料阀8的出料口与氧化炉9-1的进料口相连通；
氧化炉9-1底部的进气口通过管道与热风炉11的出风口相连通；氧化炉9-1上部的出料口通过管道与氧化炉出料阀10的进料口相连通；氧化炉9-1上部的出气口通过管道与氧化炉分离器9-3进气口相连通；
氧化炉分离器9-3出料口通过管道与氧化炉返料阀9-4的进料口相连通；
氧化炉返料阀9-4底部的进气口通过管道与氮气管道N相连通，氧化炉返料阀9-4的出料口通过管道与氧化炉9-1的返料口相连通；
氧化炉出料阀10底部的进气口通过管道与氮气管道N相连通，氧化炉出料阀10的出料口通过管道与还原炉12-1的进料口相连通；
还原炉12-1上部的出料口通过管道与水冷出料阀13的进料口相连通；还原炉12-1上部的出气口通过管道与还原炉分离器12-3的进气口相连通；
还原炉分离器12-3的出气口通过管道与燃烧室烧嘴15-1相连通；还原炉分离器12-3的底部出料口通过管道与还原炉返料阀12-4进料口相连通；
还原炉返料阀12-4底部的进气口通过管道与氮气管道N相连通，还原炉返料阀12-4的出料口通过管道与还原炉12-1的返料口相连通；
水冷出料阀13底部的进气口通过管道与氮气管道N相连通，水冷出料阀13的壳层设有循环冷却水CW进水口和出水口；
水冷出料阀13的出料口与水冷出料螺旋14的进料口通过管道相连通，经水冷出料螺旋冷却的焙烧矿由水冷出料螺旋的出料口排出进入下游浸出工段；所述水冷出料螺旋设有循环冷却水进水口和出水口；
煤气预热器17的壳程底部的进气口通过管道与燃烧室15顶部的出气口相连通；壳程顶部的出气口通过管道经水冷套管18与布袋收尘器19的进气口相连通；煤气预热器17的管程顶部的进气口通过管道与高压煤气管道PG相连通，管程底部的出气口通过管道与还原炉12-1底部的进气口相连通。
多级旋风预热器为三级旋风预热器，包括：一级旋风预热器5、二级旋风预热器6和最后一级旋风预热器7，一级旋风预热器5的进气口通过管道与二级旋风预热器6的出气口相连通，一级旋风预热器6底部的出料口通过管道与二级旋风预热器6的进气口相连通；二级旋风预热器6顶部的进气口通过管道与最后一级旋风预热器7的出气口相连通，二级旋风预热器6底部的出料口通过管道与最后一级旋风预热器7的进气口相连通。
采用上述钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统进行钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的工艺，包括以下步骤：钛铁精矿粉体以1.5吨/h的速率由料仓1通过星型下料器2进入螺旋加料机3后送入一级旋风预热器5，一级旋风预热器5出气口中夹带的钛铁精矿粉体经旋风除尘器4收集后返回一级旋风预热器5的进气口，旋风除尘器4排出气体中夹带的钛铁精矿粉体经布袋收尘器19除尘收集后由螺旋下料机20送回料仓1；钛铁精矿粉体从一级旋风预热器5底部的出料口排出后进入二级旋风预热器6、最后一级旋风预热器7中，与燃烧室15和氧化炉分离器9-3排出的尾气完成热交换后进入进料阀8，从进料阀8排出后进入氧化炉9-1中进行氧化反应，氧化炉排出气体中夹带的粉体经氧化炉分离器9-3收集后，通过氧化炉返料阀9-4返回氧化炉9-1中，钛铁精矿的平均氧化时间控制在1.0小时，氧化好的钛铁精矿从氧化炉9-1上部出料口排出，经氧化炉出料阀10进入还原炉12-1进行还原反应，还原炉12-1排出气体中夹带的粉体经还原炉分离器12-3收集，通过还原炉返料阀12-4返回还原炉12-1中，钛铁精矿的平均还原时间控制在1.5小时，还原后的钛铁精矿从还原炉12-1上部的出料口排出，经水冷出料阀13进入水冷出料螺旋14中隔绝空气冷却至100℃以下后排出。
压缩空气以300Nm3/h的流量从空气总管PA进入热风炉11中，焦炉煤气20Nm3/h从煤气总管进入热风炉烧嘴11-1中与空气一起燃烧，形成950℃左右的预热空气从热风炉11的出气口排出，从底部进入氧化炉9-1，与其中的钛铁精矿在流态化状态下进行氧化反应，氧化炉温度维持在1000℃，氧化炉9-1出口尾气经氧化炉分离器9-3除尘后进入最后一级旋风预热器7的进气口；焦炉煤气270Nm3/h从高压煤气管道PG经连接管道从底部进入煤气预热器17的管程进行换热至850℃后进入还原炉12-1，还原炉温度维持在750℃，还原炉12-1出口尾气经还原炉分离器12-3除尘后与从高压煤气管道PG来的焦炉煤气20Nm3/h及从压缩空气管道PA来的空气1300Nm3/h一起进入燃烧室烧嘴15-1燃烧，产生温度1200℃的高温烟气，其中500Nm3/h的热烟气由燃烧室15顶部的出气口进入煤气预热器17壳程的进气口，与煤气预热器17管程的冷煤气换热后从煤气预热器17壳程的出气口排出，经水冷套管18冷却至200℃后与旋风预热器4的尾气混合后进入布袋收尘器19，经布袋收尘器19除尘后排空；其余的热烟气经最后一级旋风预热器7、再经二级旋风预热器6和一级旋风预热器5，烟气被冷却至200℃左右的同时钛铁精矿被逐级加热至700℃左右，一级旋风预热器5顶部排出的尾气进入旋风除尘器4除尘，再经布袋收尘器19除尘后放空VT；
攀西钛铁精矿原矿含二氧化钛45.91％，三氧化二铁含量达到5.52％，氧化亚铁含量为34.74％，氧化钙含量0.93％，氧化镁含量6.51％，经本发明上述工艺氧化焙烧后，钛铁精矿中三氧化二铁含量达到40.73％，氧化亚铁含量为2.24％，二价铁的氧化率达到94.79％；经上述还原焙烧后钛铁精矿中三氧化二铁含量为3.12％，氧化亚铁含量37.89％，三价铁的还原率达到了92.34％。经氧化-还原得到的焙烧矿在20％浓度盐酸中105℃浸出4小时，得到人造金红石中二氧化钛品位达到92.43％，氧化钙和氧化镁总计含量仅为1.38％，产品的粉化率在2％以下。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的系统，其特征在于，包括：料仓，星型下料器，螺旋加料机，多级旋风预热器，旋风除尘器，布袋收尘器，螺旋下料机，燃烧室，燃烧室烧嘴、鼓风机，进料阀，流化床氧化反应器，氧化炉出料阀，热风炉，热风炉烧嘴，煤气预热器，流化床还原反应器，水冷出料阀，水冷出料螺旋，水冷套管，引风机，压缩空气管道，高压煤气管道，低压煤气管道和氮气管道；
所述流化床氧化反应器包括：氧化炉分离器、氧化炉、氧化炉烧嘴和氧化炉返料阀；
所述流化床还原反应器包括：还原炉分离器、还原炉、还原炉烧嘴和还原炉返料阀；
所述料仓底部的出料口设有星型下料器，星型下料器的出口与螺旋加料机的进口相连通，螺旋加料机的出口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器的进气口相连通，所述一级旋风预热器的出气口通过管道与旋风除尘器的进气口相连通；
所述旋风除尘器的出气口通过管道与布袋收尘器的进气口相连通，所述旋风除尘器下部的出料口通过管道与多级旋风预热器的一级旋风预热器的进气口相连通；
所述布袋收尘器的出气口通过管道与引风机相连通；所述布袋收尘器的下部设置有螺旋下料机，所述螺旋下料机的出料口通过管道与料仓相连通；
所述多级旋风预热器的最后一级旋风预热器底部的出料口通过管道与进料阀相连通，所述多级旋风预热器的最后一级旋风预热器的进气口通过管道与燃烧室的出气口和氧化炉分离器的出气口相连通；
所述燃烧室的一端安装有燃烧室烧嘴，燃烧室烧嘴分别与还原炉分离器的出气口、鼓风机和低压煤气管道相连通，所述燃烧室的出气口通过管道与多级旋风预热器的最后一级旋风预热器的进气口相连通；
所述进料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连接，进料阀的出料口通过管道与氧化炉进料口相连通；
所述氧化炉底部的进气口通过管道与热风炉出气口相连通；所述氧化炉上部的出气口通过管道与氧化炉分离器的进气口相连通，所述氧化炉分离器的出气口通过管道与最后一级旋风预热器的进气口相连通；所述氧化炉分离器出料口通过管道与氧化炉返料阀的进料口相连通；
所述氧化炉返料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，氧化炉返料阀的出料口通过管道与氧化炉的返料口相连通；
所述氧化炉上部的出料口通过管道与氧化炉出料阀的进料口相连通；所述氧化炉出料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连通，所述氧化炉出料阀的出料口通过管道与还原炉的进料口相连通；
所述还原炉的进气口通过管道与煤气预热器管程的出气口相连通；所述还原炉的出气口通过管道与还原炉分离器的进气口相连通；所述还原炉分离器的出气口通过管道与燃烧室烧嘴相连通，所述还原炉分离器底部的出料口通过管道与还原炉返料阀的进料口相连通；所述还原炉返料阀底部的进气口通过管道与氮气总管相连通，所述还原炉返料阀的出料口通过管道与还原炉的返料口相连通；
所述还原炉上部的出料口通过管道与水冷出料阀的进料口相连通；所述水冷出料阀底部的进气口通过管道与氮气管道相连接，所述水冷出料阀的壳层设有循环冷却水进水口和出水口；
所述水冷出料阀的出料口与水冷出料螺旋的进料口通过管道相连通，经水冷出料螺旋冷却的焙烧矿由水冷出料螺旋的出料口排出进入下游浸出工段；所述水冷出料螺旋设有循环冷却水进水口和出水口；
所述煤气预热器的壳程底部的进气口通过管道与燃烧室顶部的出气口相连通；所述壳程顶部的出气口通过管道经水冷套管与布袋收尘器的进气口相连通；所述煤气预热器的管程顶部的进气口通过管道与高压煤气管道相连通，所述管程底部的出气口通过管道与还原炉底部的进气口相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多级旋风预热器为三级旋风预热器，包括：一级旋风预热器、二级旋风预热器和最后一级旋风预热器，所述一级旋风预热器的进气口通过管道与所述二级旋风预热器的出气口相连通，所述一级旋风预热器底部的出料口通过管道与二级旋风预热器的进气口相连通；所述二级旋风预热器的进气口通过管道与最后一级旋风预热器的出气口相连通，所述二级旋风预热器底部的出料口通过管道与最后一级旋风预热器的进气口相连通。
3.一种采用权利要求1或2所述系统进行钛铁精矿流态化氧化-还原焙烧改性的工艺，其特征在于包括以下步骤：
钛铁精矿粉体由料仓送入多级旋风预热器中，与从燃烧室和氧化炉分离器排出的尾气完成热交换后，由多级旋风预热器中的最后一级旋风预热器排出经进料阀进入氧化炉中进行氧化反应；多级旋风预热器中的一级旋风预热器排出气体中夹带的钛铁精矿粉体，经旋风除尘器和布袋收尘器分离收集，旋风除尘器收集的钛铁精矿粉体返回一级旋风预热器，布袋收尘器收集的钛铁精矿粉体经螺旋下料机返回料仓；完成氧化反应后的高温钛铁精矿经氧化炉出料阀进入还原炉进行还原反应，还原后的高温还原焙烧矿经水冷出料阀预冷却后进入水冷出料螺旋冷却，从水冷出料螺旋的出料口排出后进入下游浸出工段；空气经热风炉预热后进入氧化炉，在氧化炉内与钛铁精矿进行氧化反应后从氧化炉排出进入氧化炉分离器，将夹带的钛铁精矿粉体分离返回氧化炉后，氧化焙烧尾气与燃烧室出口气排出的气体汇合；煤气经煤气预热器预热后进入还原炉，从还原炉排出后进入还原炉分离器将夹带的钛铁精矿粉体分离返回还原炉，还原焙烧尾气从还原炉分离器的出气口排出进入燃烧室烧嘴燃烧产生高温热烟气，一部分高温热烟气从燃烧室排出后与从氧化炉分离器出气口排出的尾气汇合后进入多级旋风预热器与钛铁精矿粉体进行热交换后，经旋风收尘器和布袋除尘器去除夹带的细粉后放空；另一部分高温热烟气从燃烧室顶部的出气口排出进入煤气预热器壳程，从煤气预热器壳程排出后经水冷套管冷却后，经布袋收尘器排空。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，通过预热氧化炉流化空气为氧化炉提供热量，流化空气的预热是通过在热风炉中燃烧煤气的方式实现的，流化空气的预热温度为700-1000℃。
5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，采用燃烧室燃烧产生热烟气的方式回收还原炉分离器出口尾气中未反应可燃气体的潜热，热烟气作为多级旋风预热器加热钛铁精矿粉体和煤气预热器预热还原炉流化煤气的热源。
6.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，通过预热煤气为还原炉提供热量，煤气的预热温度为700-900℃。
7.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，采用水冷出料阀和水冷出料螺旋在隔绝空气气氛下冷却高温还原焙烧矿。
8.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，采用氧化炉出料阀保证钛铁精矿粉体从氧化炉流向还原炉的同时，避免氧化炉中的空气和还原炉中的煤气相互接触。
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