CN104152678B - 一种去除铁矿石中铅锌元素的装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁矿石中杂质元素的去除，尤其涉及<b>一种去除铁矿石中铅锌元素的装置及其工艺，该装置</b>包括一台烧结机和一套密闭的加热装置，烧结机与普通烧结机相比在下面增加了喷吹涂层的装置，在台车篦条上面喷吹一层防热涂层，避免加热炉出来后高温的烧结矿和台车篦条相粘。加热装置安装在烧结机的尾部，在进加热炉前烧结基本完成，不会影响烧结矿的质量。该装置由于增加了密闭的加热装置一方面提供了还原ZnO和PbO的还原气氛，另一方面提供了还原ZnO和PbO所需要的温度，极大地提高了烧结过程铅锌的去除率，烧结过程铅锌的去除率可以达到95%以上，该装置还可以保证烧结工艺的连续性，对烧结的生产效率影响不大。

Description

一种去除铁矿石中铅锌元素的装置及其工艺

技术领域

本发明涉及铁矿石中杂质元素的去除，尤其涉及一种去除铁矿石中铅锌元素的装置及其工艺。

背景技术

近年来，我国钢铁产量迅速增产，2013年我国粗钢产量达到7.82亿吨，钢铁产量的增加造成铁矿石资源紧缺。我国拥有大量的铁矿石资源，但多是多金属伴生的低品位铁矿石，例如我国有些地区的的铁矿石中含有较高的铅和锌。

含铅锌的炉料进入高炉中，会在高炉内循环富集，高炉中锌、铅的富集和循环会对高炉炉体本身和铁水造成严重的危害作用。炉喉锌瘤破坏炉料和气流分布，滑落时会引起风口灌渣和烧毁，使炉况失常。上升管锌瘤和下降管锌尘沉积堵塞煤气通道，使炉顶压力异常，严重时大钟难以打开并使煤气管道结构受损。大钟内表面锌瘤过重时会引起大钟自动开启事故。渗入炉底砌体的铅液随温度升高体积膨胀产生巨大破坏力，会导致砖层浮动甚至整个炉底砌体毁坏以及炉壳开裂穿漏等事故。因此，如何有效降低进入高炉内的炼铁原料中锌、铅含量对于高炉生产的稳定顺行以及高炉寿命具有至关重要的意义。

铅锌在铁矿石中以氧化物的形式存在，要去除铅锌首先将铅锌的氧化还原成容易挥发的铅、锌单质，反应方程式如方程(1)-(4)：

ZnO(l)+C(s)=Zn(l)+CO(g)(1)

ZnO(l)+CO(g)=Zn(l)+CO2(g)(2)

PbO(l)+C(s)=Pb(l)+CO(g)(3)

PbO(l)+CO(g)=Pb(l)+CO2(g)(4)

通过上面的方程式进行计算可知ZnO直接还原的最低温度是944℃，间接还原的温度是1343℃，PbO的还原温度很低在244℃就能进行，所以要想有效地去除铁矿石中的铅锌，首先需要有还原气氛，另外还需要达到一定的温度，锌要求的最低温度为944℃。

通过烧结过程来去除铁矿石中的铅和锌一直是人们关注的焦点，然而烧结过程一方面是在氧化性气氛下进行的，只有局部是还原气氛，被还原的铅锌很容易又重新被氧化，另一方面料层中的温度不均匀只有燃烧带部分的温度才能达到还原PbO的要求。因此，通过传统的烧结工艺去除铁矿石中的铅锌的效果并不理想，一般去除率只有30%左右。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用方便、结构简单，能够有效去除铁矿石中铅锌的的装置及其工艺。

本发明的技术方案是：一种去除铁矿石中铅锌元素的装置，该装置包括烧结机、密封加热装装置、喷涂装置、排气装置、冷却装置和除尘的布袋；

所述密封加热装安装在所述烧结机的尾部，所述喷涂装置安装在所述烧结机的下面，所述除尘的布袋通过所述冷却装置与排气装置一端连接，所述排气装置的另一端与所述密封加热装装置联通；

所述密封加热装包括密封炉体，蓄热层、烧嘴和供气装置，所述密封炉体的内壁设有蓄热层，所述烧嘴设置在密封炉体内，所述供气装置与密封炉体联通。

本发明的另一目的是提供使用上述去除铁矿石中铅锌元素的装置的工艺，具体步骤如下：

首先，开启供气装置向密封加热装装置内持续供入供入足量的燃气，同时通过烧嘴点燃燃气对密封加热装置进行加热，使密封炉体内的温度达到1200-1300℃，同时启动喷吹涂层装置，喷吹涂层装置向台车的篦条的表面喷吹一层厚度为2-3mmCaO溶剂；

然后，开始布料，先在表面覆盖有CaO溶剂的蓖条上铺一层厚为4-5mm粒度大于3mm的焦炭层，所述层焦炭在烧结结束后继续给烧结矿提供热量，在所述焦炭层上布一层矿粉，再布一层焦炭层，交替布料，当整个料层厚度达到250mm停止布料，然后通过点火器进行点火，开启抽风装置，烧结机上的辊子转动，带动台车的篦条运动，开始进行烧结，在烧结的过程中，在点火器后方，进入密封炉体内之前的料层表面布一层厚度为3-4mm的煤粉，目的是隔绝氧气进入烧结矿料层中，使烧结矿内部保持还原性气氛，烧结料从前端的炉口进入密封炉体内后，在1200-1300℃下停留时间在15分钟以上，同时开启排气装置，产生的铅锌的粉尘经过冷却装置冷却后，经布袋除尘装置收集含铅锌的粉尘，铁矿石中的铅锌去除率达到95%以上。

进一步，所述燃气为天然气或焦炉煤气。

进一步，所述蓄热层为厚为350mm的高铝耐火材料的格子砖。

本装置实现了良好的去除铁矿石中铅锌杂质的热力学和动力学条件，根据实验结果显示通过烧结过程铅锌的去除率合一达到95%以上。这个目标是通过设计一种铁矿石中铅锌脱除装置（图1）来实现的，该装置包括一台普通的和加热装置。烧结机与普通烧结机相比在下面增加了喷吹涂层的装置，在台车篦条上面喷吹一层防热涂层，避免加热炉出来后高温的烧结矿和台车篦条相粘。加热装置安装在烧结机的尾部，在进加热炉前烧结基本完成，不会影响烧结矿的质量，加热炉的长度要和烧结速度相匹配，保证烧结矿在加热炉内的停留时间在15分钟以上，加热炉内壁采用蓄热格子砖，蓄热层厚度要大于300mm，加热炉通过燃烧嘴燃烧天然气、焦炉煤气或在炉底铺煤粉燃烧进行加热，保证炉内温度达到1200℃以上。为了保证加热炉内的还原性气氛，加热炉的炉口和烧结机的台车之间衔接紧密，加热炉上部设有排气管道、冷却装置和除尘的布袋，保证挥发的铅锌能够顺利地排除和收集。

整个烧结工艺和普通的烧结过程基本一致包括布料、点火和烧结三个环节，但是布料工艺有所不同，因为在新的烧结机要在末端留出一段安装加热装置，等于缩短了烧结的时间，要保证烧结还能够完成就要求料层的厚度比传统工艺要薄，一般厚度要小于300mm。为了提高烧结矿进入加热炉前的温度，在台车底部先布一层焦炭颗粒。另外，为了尽可能保证烧结过程烧结料层的还原气氛点火后在料层表面在布3-5mm的煤粉，一方面起到密封作用，另一方面提供还原的气氛。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明在烧结机上增加密封加热装置给还原铁矿石中的含锌化合物提供了很好的热力学（还原性气氛和反应温度）和动力学条件（反应的时间），铁矿石中的铅锌去除率大大提高可由传统工艺的50%提高的95%以上，可以大大减少高炉原料中铅锌的含量。

本发明只在传统的烧结机上进行改造，增加加热装置，改造成本低，容易实现。

本发明还有一个突出的优点是保持了烧结工艺的连续生产的优点，生产可以不间断进行，保证了生产的效率。

本发明工艺还可以对挥发的铅锌粉尘进行收集，及保护了环境又节约了资源。

附图说明

图1为本发明去除铁矿石中铅锌元素的装置结构示意图。

图2为本发明去除铁矿石中铅锌元素的装置的加热装置的结构示意图。

图中：

1.点火器,2.辊子,3.台车,4.抽风装置，5.喷吹涂层装置,6.炉壁，7.炉口,8.燃烧嘴,9.排气装置,10.冷却装置，11,布袋除尘装置，12.焦炭,13.矿粉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1-2所示，本发明一种铁矿石中铅锌脱除装置包括烧结机和加热装置。一种去除铁矿石中铅锌元素的装置，该装置包括烧结机、密封加热装装置、喷涂装置、排气装置、冷却装置和除尘的布袋；

所述密封加热装安装在所述烧结机的尾部，所述喷涂装置安装在所述烧结机的下面，所述除尘的布袋通过所述冷却装置与排气装置一端连接，所述排气装置的另一端与所述密封加热装装置联通；

所述密封加热装包括密封炉体，蓄热层、烧嘴和供气装置，所述密封炉体的内壁设有蓄热层，所述烧嘴设置在密封炉体内，所述供气装置与密封炉体联通。

其中烧结机包括：1点火器、2辊子、3台车、4抽风装置，5喷吹涂层装置，3台车宽3.5m、长1.5m宽、高0.7m，台车数量为121台，有效烧结长度69.75m，总烧结面积为240m²，3台车上的篦条是由铸铁做成，5喷吹涂层装置安装在篦条的下方，共有两排六个喷嘴，喷吹的是CaO溶剂。加热装置包括：6炉壁、7炉口、8燃烧嘴、9排气装置、10布袋除尘装置，加热炉长18m高2m，7炉口的宽度等于台车的宽度为3.5m，篦条的底部靠近炉底，炉口的高度等于台车和料层的厚度之和，台车高0.7m，布料厚度为0.25mm，所以炉口高度为0.95m，一方面让篦条能够正常滚动，另一方面保证加热炉内的气密性。

本发明的装置工作如下：

首先，开启供气装置向密封加热装装置内持续供入供入足量的燃气，同时通过烧嘴点燃燃气对密封加热装置进行加热，使密封炉体内的温度达到1200-1300℃，同时启动喷吹涂层装置，喷吹涂层装置向台车的篦条的表面喷吹一层CaO溶剂；

然后，开始布料，先在表面覆盖有CaO溶剂的蓖条上铺一层厚为4-5mm粒度大于3mm的焦炭层，所述层焦炭在烧结结束后继续给烧结矿提供热量，在所述焦炭层上布一层矿粉，再布一层焦炭层，交替布料，当整个料层厚度达到250mm停止布料，然后通过点火器进行点火，开启抽风装置，烧结机上的辊子转动，带动台车的篦条运动，开始进行烧结，在烧结的过程中，在点火器后方，进入密封炉体内之前的料层表面布一层厚度为3-4mm的煤粉，目的是隔绝氧气进入烧结矿料层中，使烧结矿内部保持还原性气氛，烧结料从前端的炉口进入密封炉体内后，在1200-1300℃下停留时间在15分钟以上，同时开启排气装置，产生的铅锌的粉尘经过冷却装置冷却后，经布袋除尘装置收集含铅锌的粉尘，

本装置实现了良好的去除铁矿石中铅锌杂质的热力学和动力学条件，根据实验结果显示通过烧结过程铅锌的去除率可以达到95%以上。

Claims (4)

1.一种去除铁矿石中铅锌元素的装置，该装置包括烧结机、密封加热装置、喷涂装置、排气装置、冷却装置和除尘的布袋；

所述密封加热装安装在所述烧结机的尾部，所述喷涂装置安装在所述烧结机的下面，所述除尘的布袋通过所述冷却装置与排气装置一端连接，所述排气装置的另一端与所述密封加热装置联通；

所述密封加热装包括密封炉体，蓄热层、烧嘴和供气装置，所述密封炉体的内壁设有蓄热层，所述烧嘴设置在密封炉体内，所述供气装置与密封炉体联通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄热层为厚为350mm的高铝耐火材料的格子砖。

3.一种如权利要求1或2所述的去除铁矿石中铅锌元素的装置的工艺，其特征在于，具体步骤如下：

首先，开启供气装置向密封加热装装置内持续供入足量的燃气，同时通过烧嘴点燃燃气对密封加热装置进行加热，使密封炉体内的温度达到1200-1300℃，同时启动喷吹涂层装置，喷吹涂层装置向台车的篦条的表面喷吹一层厚度为CaO溶剂；

然后，开始布料，先在表面覆盖有CaO溶剂的蓖条上铺一层厚为4-5mm粒度大于3mm的焦炭层，所述焦炭层在烧结结束后继续给烧结矿提供热量，在所述焦炭层上布一层矿粉，再布一层焦炭层，交替布料，当整个料层厚度达到250mm停止布料，然后通过点火器进行点火，开启抽风装置，烧结机上的辊子转动，带动台车的篦条运动，开始进行烧结，在烧结的过程中，在点火器后方，进入密封炉体内之前的料层表面布一层厚度为3-4mm的煤粉，目的是隔绝氧气进入烧结矿料层中，使烧结矿内部保持还原性气氛，烧结料从前端的炉口进入密封炉体内后，在1200-1300℃下停留时间在15分钟以上，同时开启排气装置，产生的铅锌的粉尘经过冷却装置冷却后，经布袋除尘装置收集含铅锌的粉尘，铁矿石中的铅锌去除率达到95%以上。

4.如权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述燃气为天然气或焦炉煤气。