CN103409614A - 双向异径迷宫式磁化焙烧机 - Google Patents

Abstract

本发明为选矿设备技术领域提供了一种铁矿石双向异径迷宫式磁化焙烧机，其主要特征包括加热装置、加料装置、焙烧装置、除尘装置、冷却装置和传料装置。本发明与传统的回转窑、竖窑相比较，有投资小、结构紧凑、节约还原剂、热效率高、安装占地面积小、易操作、节能环保、产能稳定等特点，是弱磁矿源选矿的理想选择。本发明的开发应用，将对我国赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等弱磁矿石选别提供新的焙烧还磁手段，社会经济效益前景看好。

Description

双向异径迷宫式磁化焙烧机

技术领域

本发明属于选矿设备技术领域，具体涉及一种铁矿石双向异径迷宫式磁化焙烧机。

背景技术

我国的磁铁矿资源有限，目前由磁铁矿产生的铁精粉是黑色冶金行业的主要原料来源。矿源已临近枯竭，需要大量进口矿石，但赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等弱磁矿石，在我国分布广，储存量大。因其磁性弱，而制约了选矿的生产。含铁品位在40%以下的弱磁矿，因磁选对其无效而闲置和浪费。即使采取一些重选工艺，因产量低、质量无保证，而不能形成规模。为了解决这个疑难问题，早在上世纪四十年代，国内外进行了大量磁化实验，在实验室里解决了磁化问题，在社会应用推广方面，却因磁化成本高，设备投资巨大，而很难被选矿企业所接受。

针对这种情况，目前，使用的焙烧设备有：竖炉、带式焙烧机和回转窑，则竖炉投资巨大，均匀加热困难，单炉生产能力受限制，产量较低，仅限于赤铁矿、磁铁矿混合焙烧；而带式焙烧机焙烧，矿上下质量不均匀，设备容易烧损，需配备高温时耐热合金材料，流程较复杂；而一般回转窑焙烧是靠较长的筒体作为还原反应空间。从窑头到窑尾有几十米长，制造和安装过程，由于设备过长，安装和制造有一定的难度，投资较大。在生产中由于连续受热，筒体中心很难同心，这将给生产带来困难，维修调整难度更大。

发明内容

本发明人本着设备投资小，磁化成本低，无环境污染的理念，进行了长期研制；终于制成一套煤气发生装置产生气体热能、机械化布料、双向异径迷宫式磁化焙烧机。

为此，本发明的目的是设计一种设备投资小，磁化成本低、无环境污染，焙烧操作简单、控制方便、焙烧周期短，可处理各种矿石，生产质量均匀且无需耐热合金材料的双向异径迷宫式磁化焙烧机。

为了达到上述目的，本发明所述双向异径迷宫式磁化焙烧机包括加热装置、加料装置、焙烧装置、除尘装置、冷却装置和传料装置，其中所述加热装置包括煤气发生炉；所述加料装置包括提料卷扬机、料斗和锁风给料阀；所述焙烧装置包括焙烧回转体，焙烧回转体分为上、下两个，且均为滚筒结构；下焙烧回转体的前端设置有迷宫段；上下回转体叠加安装并均有两组托轮支撑在框架上，焙烧回转体由变频电机驱动，上、下焙烧回转体通过连接器串联连通，上焙烧回转体进料端和料仓经锁风给料阀贯通给料；煤气发生炉与下焙烧回转体连接；所述除尘装置包括双联一级螺旋除尘器、二级螺旋除尘器、三级螺旋除尘器、四级螺旋除尘器、增湿塔、加热分解器和烟囱；所述双联一级螺旋除尘器通过引风机与上焙烧回转体连通；所述双联一级螺旋除尘器下部与加热分解器连通；所述双联一级螺旋除尘器通过管道依次与二级螺旋除尘器、三级螺旋除尘器、四级螺旋除尘器、增湿塔连通；所述冷却装置包括淬水室和螺旋输送机，所述下焙烧回转体的末端物料出口与淬水室连通；所述加热分解器通过锁风阀与淬水室连通；所述传料装置包括成品输送装置和成品料仓。

在上述上焙烧回转体内和下焙烧回转体的后半部分内设置有扬料板，便于物料向前流动。

为了在还原焙烧过程中，提高气体热辐射率，促进换热功能，从而增加产能。对下焙烧回转体的前半部分设置为迷宫段，上述下焙烧回转体的前半部分迷宫段分为内、中、外回转体，内、外回转体的内壁水平设置、并在其内壁内设置有扬料板，便于物料向前流动；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的内回转体的末端设置物料出口；下焙烧回转体的前半部分迷宫段的中回转体为非水平设置，即下回转体的前半部分迷宫段的外回转体的内壁前端高、后端低，便于物料向下流动；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的中回转体的前端设置物料出口；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的外回转体的末端设置物料出口。

上述下焙烧回转体的后半部分为强化还原段，使物料更充分还原。

在焙烧回转体的总热源来自下回转体出料端的煤气烧嘴；由烧嘴喷入的热气流和料流进行异向运动，从而完成还原焙烧反应，达到矿石还磁效果。

在还原焙烧中所产生的烟尘，是与料流异向运动的，热气流和粉尘经给风机进入双联一级螺旋除尘器，双联一级螺旋除尘器捕捉的粗矿石粉尘送入热分解器，由热分解器还原反应，细尘矿进入二级除尘器；双联螺旋除尘器排出的细烟尘，进入二级、三级、四级螺旋除尘器，后排至增湿塔，经增湿塔回收有用矿尘后，微细烟气经烟囱和大气连通；整体烟尘捕捉率可达85—90%；使没还原的矿石粉尘得到还原。

物料料流在上焙烧回转体加热去除附着水和结晶水后，经焙烧回转体连接器送给下回转体进行还原反应。在还原反应中首先进入特别制作的迷宫段，再运行至强化还原段；还原结束后，经锁风阀进入淬水室，焙烧还原结束。

本发明与传统的回转窑、竖窑相比较，有投资小、结构紧凑、节约还原剂、热效率高、安装占地面积小、易操作、节能环保、产能稳定等特点，是弱磁矿源选矿的理想选择。本发明的开发应用，将对我国赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等弱磁矿石选别提供新的焙烧还磁手段，社会效益前景看好。

附图说明

下面结合附图，对本发明的特征作进一步说明。

图1是本发明的总装结构示意图。

图2是本发明的下焙烧回转体迷宫段结构示意图。

图3是本发明的加热分解器示意图。

图4是附图3中A向结构示意图。

图5是本发明的增湿塔结构示意图。

图6是附图5中A向剖视结构示意图。

图7是附图5中B向剖视结构示意图。

图8是使用本发明的工艺流程图。

附图中，1.烟囱，2.增湿塔，3.四级螺旋除尘器，4.三级螺旋除尘器，5.二级螺旋除尘器，6.下焙烧回转体迷宫段，7.上焙烧回转体，8.给料罩，9.提料卷扬机，10.锁风给料阀，11.料斗，12.引风机，13.双联一级螺旋除尘器，14.燃气入口，15.锁风阀，16.加热分解器，17.热风，18.煤气发生炉，19.成品料仓，20.风机，21.燃气烧嘴，22.转体罩，23.成品输送装置，24.螺旋输送机，25.淬水室，26.强化还原装置，27.下焙烧回转体，28.变频电机，29.尘矿回收装置，30.下焙烧回转体迷宫段内回转体，31.下焙烧回转体迷宫段中回转体，32.下焙烧回转体迷宫段外回转体，33.物料出口，34.物料出口，35.物料出口，36.去二级螺旋除尘器，37.来自双联一级螺旋除尘器矿尘，38.顶部锥形扩散罩，39.热风布风板，40.烟囱引风机，41.雾化喷嘴。

具体实施方式

参看附图，本发明所述双向异径迷宫式磁化焙烧机包括加热装置、加料装置、焙烧装置、除尘装置、冷却装置和传料装置，其中所述加热装置包括煤气发生炉18；所述加料装置包括提料卷扬机9、料斗11和锁风给料阀10；所述焙烧装置包括焙烧回转体，焙烧回转体分为上、下两个7、27，且均为滚筒结构；下焙烧回转体27的前端设置有迷宫段6；上下回转体叠加安装并均有两组托轮支撑在框架上，焙烧回转体由变频电机驱动，上、下焙烧回转体通过连接器串联相接，上焙烧回转体7进料端和料仓经锁风给料阀10贯通给料；煤气发生炉18与下焙烧回转体27连通；所述除尘装置包括双联一级螺旋除尘器13、二级螺旋除尘器5、三级螺旋除尘器4、四级螺旋除尘器四级除尘器3、增湿塔2、加热分解器16和烟囱1；所述双联一级螺旋除尘器13通过引风机12与上焙烧回转体7连通；所述双联一级螺旋除尘器13下部与加热分解器16连通；所述双联一级螺旋除尘器13通过管道依次与二级螺旋除尘器5、三级螺旋除尘器4、四级螺旋除尘器3、增湿塔2连通；所述冷却装置包括淬水室25和螺旋输送机24，所述下焙烧回转体27的末端物料出口与淬水室25连通；所述加热分解器16通过锁风阀与淬水室25连通；所述传料装置包括成品输送送装置23和成品料仓19。

在上述上焙烧回转体7内和下焙烧回转体27的后半部分内设置有扬料板，便于物料向前流动。

为了在还原焙烧过程中，提高气体热辐射率，促进换热功能，从而增加产能。参看图2，（图2中实线箭头表示为物料流，虚线箭头表示为热气流）对下焙烧回转体的前半部分设置为迷宫段，上述下焙烧回转体27的前半部分迷宫段6分为内、中、外回转体30、31、32，内、外回转体的内壁水平设置、并在其内壁内设置有扬料板，便于物料向前流动；在下焙烧回转体27的前半部分迷宫段的内回转体的末端设置物料出口33；下焙烧回转体27的前半部分迷宫段的中回转体为非水平设置，即下回转体27的前半部分迷宫段的外回转体的内壁前端高、后端低，便于物料向下流动；在下焙烧回转体27的前半部分迷宫段的中回转体的前端设置物料出口34；在下焙烧回转体27的前半部分迷宫段的外回转体的末端设置物料出口35；3米的还原焙烧长度，在同段筒体内变成了9米长度，热辐射率由此提高200%，换热效果随之而提升，增加了产能。

上述下焙烧回转体27的后半部分为强化还原段，使物料更充分还原。

为了使设备对大气造成小的污染，除尘之后的尘矿需经过增湿塔处理，增湿塔结构为一垂直筒体，顶部有锥形扩散器38，与四级螺旋除尘器3相连接，锥形扩散器38下部设置热风布风板39，布风板下部设置雾化喷嘴41，来自除尘器的热气与雾化水进行两相对流热交换，形成水蒸气，随微矿尘排至下部，进入回收室，气体则通过引风机40排入烟囱。

为了实现迷宫式筒体还原，采取了异径设计，即进料烘干段直径较小，利于料流和气流异向运动时，空间较小，增加空间热反应强度，对矿石表面附着水和矿石结晶水分离更快。进料烘干段在设备的上方，而迷宫设计在直径较大的焙烧还原段，且在设备下方，磁化终结就在直径较大的还原段。上下异径筒体由固定筒罩联接，从进料到出料实现双向异径设计。

本发明在还原焙烧过程中，原矿不增加和混入任何还原剂。在常规还原焙烧过程中，原矿要混入5%—10%的煤粉，这样做虽然可促进还原焙烧，但相应带来三个弊端；（1）增加能源成本。（2）给环保除尘带来压力。（3）煤粉反应后残留在矿料中，会降低焙烧矿的品位。

本发明采取四级除尘工艺，为了控制微细级矿粉进入二至四级除尘器，严格控制排放尘矿，采取了双联一级螺旋除尘器，将所有还原焙烧过程中的矿尘回收，进入附加热分解器处理，磁化后由增湿塔回收利用。此设计比一般回转窑循环除尘效果更好，环保效果明显提升。

料流进入上焙烧回转体后，与热气流异向运动，其温度在250°—450°，其矿料的附着水和结晶水完全分离，之后料流进入下回转体迷宫段进行还原反应，此段还原气氛在570°—750°。为了确保矿石还原磁化，在还原段设置了强化焙烧点装置，其工艺为收集烧嘴燃烧束，以强化料流还原反应，在强化受热点的温度达到1050°。矿料终止反应，经水淬后，原矿品位提升3%—10%，磁化率可达80%—90%。

使用时，将赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等原矿，进行成份化验，确定原矿性质和特征，以利于焙烧工艺的确定；将原矿粗破、细破，要求粒度在0—20毫米，提升到高位料斗备用；启动煤气发生炉，发生足够的燃气，向下回转体排料端供燃气，煤气烧嘴点燃，产生热气流，由下回转体经联接器向上回转体供应热气流，当进料端温度达到250°时，说明下回转体还原气氛将达到570°；此时进料端开始计量给料，给料到排料要历经60—70分钟，还原反应方可结束，从而得到矿物磁化。

还原反应后，已得到理想的还磁矿料，但不能再次还原，遂将热态下的矿料进行水淬，稳定还原效果。经水淬冷却后，即从淬水室运至磁化车间，进行球磨、弱磁选制，最终精矿粉产出。品位可达61—63%。

当热气流和料流异向反应后，气流中的烟尘从进料锁风阀下端管道处运行到双联一级螺旋除尘器进行分离，粗尘由除尘器下锥段排至热分解器中；细尘由双联一级螺旋除尘器逐步排至二、三、四级螺旋除尘器，随后排至增湿塔进行回收，最后微细湿蒸汽由烟囱排出。由热分解器接收的粗矿尘，经还原反应后，送至二、三、四级螺旋除尘器。然后由增湿塔回收利用磁化矿尘，其它湿蒸汽由烟囱排出。

使用本发明所述双向异径迷宫式磁化焙烧机的性能指标：

1、上焙烧回转体直径1.5米；下焙烧回转体直径1.9米

 上焙烧回转体烘干脱水温度：250°—450°，长度13.5米；  

下焙烧回转体含迷宫还原段还原温度：570°—750°，长度20米；

强化温度点：1050°；

总还原时间：60—70分钟。

2、煤气发生炉：

直径：1.5米，

产气量1000—1500立方/小时，

耗煤350—400千克/小时，

饱和气和空气温度56°—65°，

煤气气压0.01—0.013千帕，

煤种为不粘煤、无烟煤、焦炭。

以山西褐铁矿为例：原矿品位为25%，焙烧磁化后品位36%，磁化焙烧率80%—85%，烟尘率1%—1.5%，弱磁选精矿产品品位61%—62%，产量4—6吨/小时，按产量5吨/小时，每吨产品节约用煤50千克，用电装机总容量40千瓦。

Claims (3)

1.一种双向异径迷宫式磁化焙烧机，其特征在于所述双向异径迷宫式磁化焙烧机包括加热装置、加料装置、焙烧装置、除尘装置、冷却装置和传料装置，其中所述加热装置包括煤气发生炉；所述加料装置包括提料卷扬机、料斗和锁风给料阀；所述焙烧装置包括焙烧回转体，焙烧回转体分为上、下两个，且均为滚筒结构；下焙烧回转体的前端设置有迷宫段；上下回转体叠加安装并均有两组托轮支撑在框架上，焙烧回转体由变频电机驱动，上、下焙烧回转体通过连接器串联连通，上焙烧回转体进料端和料仓经锁风给料阀贯通给料；煤气发生炉与下焙烧回转体连接；所述除尘装置包括双联一级螺旋除尘器、二级螺旋除尘器、三级螺旋除尘器、四级螺旋除尘器、增湿塔、加热分解器和烟囱；所述双联一级螺旋除尘器通过引风机与上焙烧回转体连通；所述双联一级螺旋除尘器下部与加热分解器连通；所述双联一级螺旋除尘器通过管道依次与二级螺旋除尘器、三级螺旋除尘器、四级螺旋除尘器、增湿塔连通；所述冷却装置包括淬水室和螺旋输送机，所述下焙烧回转体的末端物料出口与淬水室连通；所述加热分解器通过锁风阀与淬水室连通；所述传料装置包括成品输送装置和成品料仓。

2.根据权利要求1所述双向异径迷宫式磁化焙烧机，其特征在于在上述上焙烧回转体内和下焙烧回转体的后半部分内设置有扬料板。

3.根据权利要求2所述双向异径迷宫式磁化焙烧机，其特征在于所述焙烧回转体的前半部分设置为迷宫段，上述下焙烧回转体的前半部分迷宫段分为内、中、外回转体，内、外回转体的内壁水平设置、并在其内壁内设置有扬料板；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的内回转体的末端设置物料出口；下焙烧回转体的前半部分迷宫段的中回转体为非水平设置，即下回转体的前半部分迷宫段的外回转体的内壁前端高、后端低；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的中回转体的前端设置物料出口；在下焙烧回转体的前半部分迷宫段的外回转体的末端设置物料出口。

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