CN104004904A - 一种高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法，该方法以燃气为燃料，采用回转式气氛炉进行焙烧，在回转式气氛炉在炉体内部一端设有烧嘴和助燃风机；进行磁化焙烧时，先将燃气与空气在烧嘴内预混后点燃，控制燃气流量与空气流量及二者比例，使炉内燃气不完全燃烧，利用燃烧产生的热量维持炉内的温度，同时以保持燃烧尾气为还原气氛；燃烧尾气和高铁废渣和/或矿物同向或逆向接触进行磁化焙烧；该方法设备和操作简单，低成本实现了高铁废渣或矿物的高效磁化。

Description

一种高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法
技术领域
本发明涉及一种通过气氛调节使高铁废渣或矿物磁化焙烧的方法，属于火法冶金工程领域。
背景技术
磁化焙烧是使低品位难选的含铁物料中铁组分变成磁性铁氧体的焙烧工艺，由于硅、铝以及锌、铜等其他矿物组分在焙烧过程中磁性不改变，从而使铁组分在后续的磁选过程中易被分离富集。虽然磁化焙烧可以分为氧化焙烧、中性焙烧以及还原焙烧三类，但氧化磁化焙烧以及中性磁化焙烧应用范围较小，一般磁化焙烧其本质上均为还原焙烧。
一般而言，磁化焙烧可以依据焙烧设备的选用将磁化焙烧工艺分为竖炉磁化焙烧工艺、回转窑磁化焙烧以及闪速磁化焙烧工艺，此外，也有关于微波还原焙烧的报道。对于还原剂的选择也依据实际情况有所不同，一般使用较多的是焦炭，煤气等等。
竖炉磁化焙烧工艺属于发展较早，相对比较落后的磁化焙烧工艺。我国关于竖炉磁化焙烧工艺的研究最早始于上个世纪二三十年代，目前学术方面的研究多见于上个世纪七八十年代，主要应用于鞍山钢铁厂等大型炼钢企业。尽管竖炉焙烧工艺发展年代较为久远，技术较为成熟，但是其也存在热耗较高，热能利用效率不高；炉子作业率低，生产效率、产量难以满足实际生产的需要；焙烧效果不均匀等问题。闪速磁化焙烧工艺是余永富院士科研团队经过多年科技攻关后所开发的悬浮态流态化焙烧设备，设备由预热系统与焙烧系统两部分组成，与传统的回转窑、竖炉焙烧工艺相比，闪速焙烧工艺中物料颗粒由于处于悬浮态，故而气固接触面积大、反应速率快，同时由于颗粒悬浮态时分散程度高，受热均匀，因而物料磁化效果好，容积利用率高。但是对于有色冶炼物料来说，由于物料成分复杂，且包裹情况严重，导致物料磁化反应速率慢，闪速焙烧效果不理想，且在进料预处理、进气风速调控等方面技术难度较高。回转窑焙烧工艺由于炉体内物料不断随窑体的转动而翻动，因而物料与还原剂之间的传质效果要优于竖炉焙烧工艺；工艺控制难度远远低于闪速焙烧工艺，因而成为有色冶炼领域应用最广泛的一种方法之一，还原剂一般选择褐煤或焦炭，将还原剂与物料颗粒以一定配比混合均匀后加入炉体，还原剂在炉内部分氧化放热维持炉内高温(亦有电加热、微波加热等多种加热方式)，物料颗粒中铁组分在高温下被磁化。该方法缺点在于难以控制还原强度，物料过还原严重，同时焙烧过程中由于还原剂大大过量，燃料浪费严重，后续工艺过程还需增加除焦工序。
综上所述，现有的磁化焙烧工艺在有色冶炼领域的应用均存在不足，难以适应有色冶炼高铁物料成分复杂的特点；而另一方面，随着资源的枯竭，高铁伴生有色原料的应用也越来越引起重视，因此开发高效磁化焙烧技术以磁选分离有色原料或废渣中的铁组分具有极为广阔的应用前景。
发明内容
针对现有技术中传统磁化焙烧方法在有色冶炼领域应用中存在的不足，本发明的目的在于提供一种设备和工艺简单，低成本实现高铁废渣或矿物高效磁化焙烧的方法。
本发明提供了一种高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法，该方法以燃气为燃料，采用回转式气氛炉进行焙烧，所述的回转式气氛炉在炉体内部一端设有烧嘴和助燃风机；进行磁化焙烧时，先将燃气与空气在烧嘴内预混后点燃，当回转式气氛炉炉内温度上升到550℃以上时，通过调节燃气流量与空气流量及二者比例，以维持炉内的温度在500～1200℃，同时使炉内燃气不完全燃烧以保持燃烧尾气为还原气氛，所述的燃烧尾气和高铁废渣和/或矿物逆向或同向接触进行磁化焙烧；其中，调节燃气流量和空气流量的比例使空气过剩系数α满足0.6<α<1.4，α＝实际空气量/理论空气量。
本发明的高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法还包括以下优选方案：
优选的方案中还原气氛是CO体积浓度为2～8％，O2体积浓度＜0.5％，甲烷体积浓度＜5％的混合气。本发明的还原气氛可以根据高铁废渣或矿物中铁组分及含量的差异，通过适当调节燃气与空气的比例获得相应的理想的还原气氛。
优选的方案中还原焙烧的时间依据物料类型、焙烧气氛及温度的不同根据实际需要在15min～6h的时间范围内进行调控。
优选的燃气为发生炉煤气、液化气或天然气中一种或几种。
优选的方案中进行焙烧时，调节引风强度，使回转式气氛炉炉内压力维持在-100～100Pa左右；目的在于减少或避免空气从设备缝隙进入炉内，破坏还原气氛。
优选的方案中所述的燃气不完全燃烧产生的热量维持反应温度，燃烧后残余的部分燃气维持炉内的还原气氛。
本发明的关系式α＝实际空气量/理论空气量中，理论空气量是指1m3燃气完全燃烧时所需要的最低限度的空气量；实际空气量是指实际进入炉内的空气量。
与传统磁化焙烧方法相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明的焙烧原料适应性广，磁化效果好，由于采用还原气氛焙烧，可依据不同物料中铁组分、含量的差异调整燃烧状态，控制炉内温度与气氛中CO和CH4浓度以达到理想的气氛还原强度，实现物料中铁氧化物选择性还原为四氧化三铁，有效避免了氧化亚铁及金属铁的生成，从而实现各种高铁物料高效磁化；有利于后续磁选过程分离，有效避免传统冶炼过程后续冗长的除铁工序所带来的二次污染，同时降低冶炼成本。
2、本发明的设备简单，只需在原有的回转窑为原型加以简单设计，改造成本小，基建费用低，适用于广泛应用。
3、本发明的工艺流程简单，操作难度小，日常运行维护简单。
附图说明
【图1】为实施例1物料可溶锌率及亚铁率随停留时间变化图。
【图2】为实施例2焙烧前后物料磁滞回线。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。
实施例1
选用发生炉煤气为燃料，对某含铁锌焙砂(含锌58.0％，铁7.4％，其主要物相为氧化锌、铁酸锌)进行磁化焙烧，使其中铁酸锌磁化分解为氧化锌与四氧化三铁，煤气成分选用德国MRU烟气分析仪测定，其成分如表1所示，将该煤气与一定量空气混合点燃，待炉温升至600℃左右后调整煤气流量为5～6Nm3/min，调整空气进气量约为5Nm3/min，此时炉内温度为700～750℃，燃烧尾气成分浓度如表2所示，以200kg/h进料量进料，不同停留时间下物料可溶锌率及亚铁率变化如附图1所示。
表1发生炉煤气主要成分浓度(“—”代表低于仪器阈值未检出)
成分 O2 CO CO2 NO NOX NO2 SO2 H2S CH4
浓度 0.06％ 20.76％ 8.6％ 68ppm 127ppm 60ppm — 595ppm 4.28％
表2燃烧尾气主要成分浓度
成分 O2 CO CO2 NO NOX NO2 SO2 H2S CH4
浓度 — 5.89％ 16.7％ — — 35ppm — 204ppm 0.52％
实施例2
选用天然气为燃料，同样对上述原料进行磁化焙烧，天然气中甲烷等烷烃浓度为95％以上，其余为少量硫化氢、将该天然气与一定量空气混合点燃，待炉温升至700℃左右后调整天然气流量为1～1.2Nm3/min，调整空气流量约为4～5Nm3/min，此时炉内温度为700～750℃，燃烧尾气成分浓度如表3所示，200kg/h进料量进料，50min停留时间下焙烧产物及原料的磁滞回线对比如附图2所示。
表3燃烧尾气主要成分浓度
成分 O2 CO CO2 NO NOX NO2 SO2 H2S CH4
浓度 0.17％ 4.94％ 8.1％ 20ppm 7ppm 28ppm 3030 4ppm 3.96％

Claims (4)

1.一种高铁废渣或矿物的磁化焙烧的方法，以燃气为燃料，采用回转式气氛炉进行焙烧，其特征在于，所述的回转式气氛炉在炉体内部一端设有烧嘴和助燃风机；进行磁化焙烧时，先将燃气与空气在烧嘴内预混后点燃，当回转式气氛炉炉内温度上升到550℃以上时，通过调节燃气流量与空气流量及二者比例，以维持炉内的温度在500～1200℃，同时使炉内燃气不完全燃烧以保持燃烧尾气为还原气氛，所述的燃烧尾气和高铁废渣和/或矿物逆向或同向接触进行磁化焙烧；其中，调节燃气流量和空气流量的比例使空气过剩系数α满足0.6<α<1.4，α＝实际空气量/理论空气量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的燃气为发生炉煤气、液化气或天然气中一种或几种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行焙烧时，调节引风强度，使回转式气氛炉炉内压力维持在-100Pa～100Pa。
4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述的还原气氛是CO体积浓度为2～8％，O2体积浓度＜0.5％，甲烷体积浓度＜5％的混合气。
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