CN103627891B - 一种铁矿石磁化焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁矿石磁化焙烧方法及其装置,是将低品位弱磁性铁矿石和燃料置于磁场强度为25000-45000高斯的磁化空间中，于400-1100℃及在相应气氛中进行磁化焙烧，磁化焙烧时间为3-6小时。本发明采用自主设计制造的磁化焙烧炉，铁矿石平均粒度在50-500mm之间，铁矿石与燃料的重量份配比为10-100:1-20。本发明的有益效果在于，使低品位弱磁性铁矿石充分均匀磁化，更加便于通过磁选分离其中的杂质，从而获得铁品位更高的铁精粉；有效解决现有的铁矿石磁化焙烧方法存在的磁化率低、效果不稳定、能耗高、投资大等问题，降低选矿成本，促进我国低品位铁矿石的充分有效利用。

Description

一种铁矿石磁化焙烧方法

技术领域

本发明属于铁矿石选矿领域，特别涉及一种铁矿石磁化焙烧方法及其装置。

背景技术

采用磁化焙烧方法，能够将低品位弱磁性铁矿石变成具备磁性的矿物，从而可以利用磁选技术分离其中的杂质，生产高品位的铁精矿，用于钢铁冶炼。磁化焙烧原理包括还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化-还原焙烧、还原-氧化焙烧等。根据铁矿石的种类不同，可以选择基于上述不同原理的焙烧方式来选矿。根据铁矿石的处理粒度不同，常用的磁化焙烧炉窑包括：竖炉、回转窑、沸腾炉等，竖炉主要用于处理块矿(入炉粒度15～75mm)，回转窑主要用于处理入炉粒度25mm以下的矿石，沸腾炉主要用于处理粒度3mm以下的矿石。

现有的磁化焙烧技术思路和工艺基于这样的观点：铁矿石磁化焙烧效果为：竖炉<回转窑<沸腾炉，即大块矿石不如细颗粒铁矿石的磁化焙烧矿的效果好。

无论是利用竖炉、回转窑还是沸腾炉，都是通过物理化学反应，改变铁矿石中铁元素的存在形态，使其具备磁性。但工业生产实践表明，这些方法都存在磁化率低、磁化不均匀、能耗高、投资大等问题，因而不具备经济性，无法大规模推广应用。竖炉磁化焙烧虽然具备闭路焙烧、解决焙烧矿严重磁团聚和滤饼水分高等问题，但是仍然存在竖炉焙烧能耗大，产品技术经济指标不高，生产成本高的问题，表现在：(1)由于竖炉焙烧处理的矿石粒度比较大，其比表面积比较小，因而和还原剂的接触表面就减少，还原过程缓慢；(2)在实际生产中，由于矿块表层还原度高于内部，经常出现矿块表面和内部还原不均匀的现象，矿块粒度愈大，还原不均匀现象愈严重；(3)磁化率低。

发明内容

本发明突破传统磁化焙烧技术思路和工艺，提供了一种工艺简单、磁化充分均匀、能耗低、投资少、适合较大粒度铁矿石的磁化焙烧方法，同时还提供了一种基于上述方法的装置。该装置结构简单，操作方便，能够对低品位弱磁性铁矿石进行适度焙烧和充分均匀磁化。

本发明的技术方案如下：

本发明的铁矿石磁化焙烧方法,是将低品位弱磁性铁矿石和燃料置于磁场强度为25000-45000高斯(Gs)的磁化空间中，于400-1100℃及在相应的气氛中进行磁化焙烧，铁矿石的平均粒度在50-500mm之间，进一步铁矿石与燃料的重量份配比为10-100:1-20。

本发明的磁化空间，为能够给铁矿石提供相应的磁场、提供相应的温度、提供相应的气氛的物理空间，比如各种磁化焙烧炉的炉膛。

本发明的焙烧是指用燃料将铁矿石加热到一定温度后，铁矿石与燃料及其产生的气体发生一系列物理化学反应，转化为磁铁矿(Fe₃O₄)或磁赤铁矿(γ-Fe₂O₃)，本发明的焙烧包括还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化-还原焙烧、还原-氧化焙烧。

作为本发明的铁矿石磁化焙烧方法主旨一部分，优选的铁矿石和燃料按如下方式加入所述磁化空间中：往所述磁化空间中加入所述铁矿石，同时加入燃料，燃料自然散布在所述铁矿石之间的缝隙中，铁矿石与燃料的重量份配比为20-75:3-15。

作为本发明的铁矿石磁化焙烧方法主旨一部分，优选的磁化焙烧的温度为500-800℃，磁化焙烧的时间为3-6小时。

作为本发明的铁矿石磁化焙烧方法主旨一部分，优选的磁场强度为30000-40000高斯(Gs)。

本发明的铁矿石磁化焙烧方法,优选的铁矿石平均粒度在100-350mm之间。

适合用于本发明的磁化焙烧方法的铁矿石包括赤铁矿、褐铁矿、铁锰矿石、黄铁矿、碳酸矿和多铁矿物铁矿石，所述碳酸矿包括菱铁矿、菱镁铁矿、菱铁镁矿、镁菱铁矿。

本发明的磁化焙烧方法，优选的燃料包括褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭及上述煤炭的组合。

能够提供本发明磁化空间的铁矿石磁化焙烧炉，该磁化焙烧炉的炉体包括炉壁和炉底，由炉壁围成的空腔为炉膛，内衬耐火层固定在所述炉壁的内壁，其中，炉体包括由炉壁顶沿围成的进料口和位于炉壁侧面下部的出料口；炉体还包括与炉壁固定连接的磁化墙体，磁化墙体内埋铸有磁化装置。

进一步的改进，磁化装置包括电磁铁或永磁铁。

该磁化焙烧炉的运行过程为：首先将铁矿石和燃料混合，经进料口加入到炉膛内；然后引燃燃料，燃料对铁矿石进行焙烧，同时磁化装置对铁矿石进行磁化；最后得到适度焙烧和充分磁化的矿石。

为了操作的方便，磁化墙体为设置在出料口相对的炉壁和炉底的结合处的斜坡。斜坡的截面可以呈现三角形或梯形，当然，本领域技术人员能够容易想到的简单变形的其他形状，都在本新型的保护范围之内。

具体地说，当斜坡的截面呈三角形时，斜坡包括产生水平分力的斜面、第一垂直面、底面、及向两端延展的侧面，第一垂直面、侧面与炉壁固定连接，底面与炉底固定连接。

当斜坡的截面呈梯形时，斜坡包括产生水平分力的斜面、第一垂直面、底面、及向两端延展的侧面、第二垂直面，第一垂直面、侧面与炉壁固定连接，底面与炉底固定连接。

优选的斜面包括曲面或直面。

优选的斜坡高度为炉壁的1/6-1/2。

该磁化焙烧炉可以根据场地的特点和生产需要，建造成不同的形状或尺寸，还可以并联建造，这样可实现大规模的铁矿石磁化焙烧。当该磁化焙烧炉尺寸较大时，可将出料口设置为两个或者多个，在出料口之间可设置隔断。

为了实时监测和控制磁化焙烧过程及焙烧温度，炉体还固定连接有测控室，该测控室包括测控室主体、入口、测温探头和观测孔，测控室主体嵌入炉体内，测控室的入口为在炉壁上形成的缺口，测温探头及观测孔设置在测控室主体上。

优选地，测控室主体由斜墙体、竖直墙体、走廊所围成，走廊向炉体外延展。

为了避免磁化焙烧过程中产生的废气直接排放，该磁化焙烧炉还在顶部设置有烟气回收装置。

本发明的有益效果：本发明提供的铁矿石磁化焙烧炉结构简单，操作方便，能够对铁矿石直接进行焙烧磁化，将矿石适度焙烧和充分均匀磁化；磁化焙烧炉内的斜坡有助于借助重力作用将焙烧磁化后的矿石挤到出料口；并且该磁化焙烧炉设有测控室，其能够监测焙烧炉的焙烧及磁化情况；磁化焙烧炉顶部的烟气回收装置可以对有害气体进行收集处理，保护环境。

本发明的有益效果在于，使低品位弱磁性铁矿石充分均匀磁化，更加便于磁选，从而获得铁品位更高的铁精粉；有效解决现有的铁矿石磁化焙烧方法存在的磁化率低、效果不稳定、能耗高、投资大等问题，降低铁矿石焙烧的成本，从而促进我国低品位铁矿石的充分有效利用。

具体包括如下特点：

1.本发明所采用磁化焙烧炉，构造简单、建造成本低、建设周期短、易于维护；

2.本发明适用的铁矿石种类多，包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及上述铁矿石的共生矿等，适用范围广；

3.本发明可以使低品位弱磁性铁矿石的磁化率达95％以上，同时将铁品位提高5-20个百分点；

4.采用本发明进行磁化焙烧所需要的燃料用量小，CO₂、SO₂等气体排放少，节能减排效果明显；

5.采用本发明进行磁化焙烧综合成本低，相同铁矿石处理量较采用回转窑要降低60％甚至更高，具备良好的经济性。

下面结合试验例1对本发明做进一步说明：

试验例1

取赤铁矿、褐铁矿，分别加入实施例3-4所述的铁矿石磁化焙烧炉中，赤铁矿与无烟煤的比例为100:10，褐铁矿与褐煤的比例为50:10，进行处理，实验结果如下表。

表 不同铁矿石实验对比

结果表明：赤铁矿、褐铁矿的磁化率均超过98％，铁品位提升10个百分点以上。

附图说明

图1.本发明的铁矿石磁化焙烧炉的结构示意图；

图2.图1的A-A向剖视图；

图3.实施例1的磁化空间结构示意图；

图4.图3的E-E向剖视图；

图5.本发明的铁矿石磁化焙烧炉的结构示意图；

图6.图5的B-B向剖视图；

图7.图5的C-C向剖视图；

图8.实施例2的磁化空间结构示意图；

图9.图8的F-F向剖视图；

图10.本发明的铁矿石磁化焙烧炉的结构示意图；

图11.图10的D-D向剖视图；

图12.本发明的铁矿石磁化焙烧炉的结构示意图；

1-炉体，2-炉膛，3-内衬耐火层,4-磁化装置，5-测控室，6-测温探头，7-烟气回收装置，8-磁化墙体，9-第一垂直面，10-铁矿石，11-进料口，12-炉壁，13-炉底，14-出料口，15-斜坡，16-斜面，17-第二垂直面，18-底面，19-燃料，20-隔断，21-入口，22-斜墙体，23-竖直墙体，24-走廊，25-观测孔，26-磁场。

具体实施方式

实施例1

如图3所示，本发明提供了一个磁化空间1，将赤铁矿10(平均粒度60mm，品位35.42％)和无烟煤19按照重量份配比70:5置于上述磁化空间1内，使无烟煤19自然散布在赤铁矿10之间的缝隙中，结合图4所示，由磁化装置4产生的磁场26(磁场强度27000高斯)，能够将磁化空间1覆盖，进而在磁化空间1内相应的温度(420℃)和相应的气氛中，使赤铁矿10充分均匀地磁化。磁化焙烧后铁矿石的磁化率达95.2％，铁品位达41.12％。

实施例2

如图8所示，本发明提供了另外一种磁化空间1，褐铁矿10(平均粒度450mm，品位33.18％)和褐煤19按照重量份配比25:10置于上述磁化空间1内，使褐煤19自然散布在褐铁矿10之间的缝隙中，结合图9所示，由磁化装置4产生的磁场26(磁场强度43000高斯)，能够将磁化空间1覆盖，进而在磁化空间1内相应的温度(900℃)和相应的气氛中，使褐铁矿10充分均匀地磁化。磁化焙烧后铁矿石的磁化率达98.3％，铁品位达45.39％。

实施例3

本发明提供一种铁矿石磁化焙烧炉，如图1所示，该磁化焙烧炉的炉体1包括炉壁12、炉底13、与炉壁12固定连接的斜坡15(即磁化墙体8)，由炉壁12围成的空腔为炉膛2，内衬耐火层3固定在所述炉壁12的内壁，炉体1包括由炉壁12顶沿围成的进料口11和位于炉壁12侧面下部的出料口14；斜坡15内埋铸有3条磁化装置4。

结合图2所示，斜坡15设置在出料口14相对的炉壁12和炉底13的结合处，该斜坡15的截面呈三角形，包括产生水平分力的斜面16、第一垂直面9、底面18、及向两端延展的侧面，所述第一垂直面9、侧面与炉壁12固定连接，底面18与炉底13固定连接，斜面16为曲面，该斜坡15的高度为炉壁12的1/2。

实施例4

本发明提供一种铁矿石磁化焙烧炉，如图5、图6和图7所示；与实施例1不同的是，该磁化焙烧炉的斜坡15的截面程梯形，其前侧还包括第二垂直面17，斜面16为直面；该斜坡15的高度为炉壁12的1/3；出料口14为两个，并且出料口14之间设有与炉壁12固定连接的隔断20；当磁化焙烧炉的炉膛2比较大时，增加出料口14的数量，并在其间设置隔断20，可以使矿石磁化更充分均匀；将磁化装置4埋铸在斜坡15内，并具体限制了斜坡15位置，也能够进一步提高磁化效果，使铁矿石充分均匀磁化。

实施例5

本发明提供一种铁矿石磁化焙烧炉，如图10和图11所示；与实施例2不同，该磁化焙烧炉炉体1还固定连接有测控室5，测控室5包括测控室主体、入口21、测温探头6和观测孔25，测控室主体嵌入炉体1内，测控室5的入口21为炉壁12的缺口，测温探头6、观测孔25设置在测控室主体上，该测控室主体由斜墙体22、竖直墙体23、走廊24所围成，走廊24向炉体1外延展，能够实时监测焙烧的温度及观察炉膛2内的焙烧情况，进一步保证磁化焙烧炉内的燃料能够持续燃烧，从而能够使矿石适度焙烧。

实施例6

如图12所示，本发明在铁矿石磁化焙烧炉的顶部还设置有烟气回收装置7，该烟气回收装置7，能够处理磁化焙烧炉排出的有害气体，从而保护环境。

Claims (8)

1.一种铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，是将所述铁矿石和燃料置于具有磁场强度为25000-45000高斯的磁化空间中，于400-1100℃及在相应气氛中进行磁化焙烧；所述铁矿石平均粒度在50-500mm之间，铁矿石与所述燃料的重量份配比为10-100:1-20。

2.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述磁化焙烧包括还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化-还原焙烧、还原-氧化焙烧。

3.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述铁矿石与所述燃料的重量份配比为20-75:3-15。

4.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述铁矿石和所述燃料按如下方式加入所述磁化空间中：往所述磁化空间中加入所述铁矿石的同时，加入相应比例的所述燃料，所述燃料自然散布在所述铁矿石之间的缝隙中。

5.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述磁化焙烧的温度为500-800℃；所述磁化焙烧的时间3-6小时。

6.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述磁场强度为30000-40000高斯。

7.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述铁矿石的平均粒度在100-350mm之间。

8.如权利要求1所述的铁矿石磁化焙烧方法,其特征在于，所述铁矿石包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、铁锰矿石、黄铁矿、碳酸矿和多铁矿物铁矿石；所述燃料包括褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭中一种或多种。