CN104831055A - 一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法 - Google Patents

一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法 Download PDF

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CN104831055A CN201510185877.7A CN201510185877A CN104831055A CN 104831055 A CN104831055 A CN 104831055A CN 201510185877 A CN201510185877 A CN 201510185877A CN 104831055 A CN104831055 A CN 104831055A
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程云驰
刘鹤群
王新军
邹成
郭建强
马平
周宇江
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法，属于难选铁矿物磁化处理技术领域。本发明由给料系统、焙烧系统、磁化分离系统、旋风除尘系统及蒸汽生产系统组成，与传统的立窑、回转窑工艺相比，对铁矿物原料的适应性更广，且能够满足粉状铁矿物的磁化处理，且具有磁化率高、回收率高、资源利用率高的优点；本发明的热效率高，与回转窑相比能够节能近70％，且节省建设投资近50％；本发明利用流态化技术对高温烟气和物料余热进行利用回收，且能够根据实际需要生产出饱和蒸汽或用于发电的中压蒸汽；本发明还具有自动化程度高、易于操作及单台产能大的特点。

Description

一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法
技术领域
本发明属于难选铁矿物磁化处理技术领域，特别是涉及一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法。
背景技术
目前，对于难选铁矿物来说，由于其磁性较弱，很难通过磁选方式将铁矿物进行分离，因此需要通过磁化处理方式将弱磁铁矿物转变为强磁铁矿物，然后在进行磁选。
传统的难选铁矿物磁化处理都采用了立窑、回转窑工艺，而采用传统的立窑、回转窑工艺磁化处理铁矿物仍有如下缺点：
①当处理的难选铁矿物原料为块状料时，而余下的剩余难选铁矿物原料都作为废料被处理，极大的浪费了矿产资源；
②在难选铁矿物进行磁化处理过程中，容易产生过烧和欠烧现象，导致难选铁矿物的磁化还原不高；
③立窑、回转窑存在结圈、结皮及熔块等工艺难题；
④整个磁化处理过程中，散热量大且尾气温度高，且未对余热进行回收利用，浪费余热资源；
⑤运转设备多，故障率高，导致维修费用大；
⑥立窑、回转窑的单台产能小，且建设成本及运行成本高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置及工艺方法，能够满足粉状铁矿物的磁化处理，能够根据实际需要生产出饱和蒸汽或用于发电的中压蒸汽，且具有热效率高、自动化程度高、易于操作及单台产能大的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，包括给料系统、焙烧系统、磁化分离系统、旋风除尘系统及蒸汽生产系统；所述给料系统包括给料仓、计量给料机及干燥器；所述焙烧系统包括旋风预热器、悬浮炉、主燃烧站、辅助燃烧站及干燥燃烧站；所述磁化分离系统包括旋风分离器、反应器、旋风冷却器及供气站；所述旋风除尘系统包括除尘器、引风机及烟囱；所述蒸汽生产系统包括快速冷却器、除氧器、余热锅炉及汽包；
所述给料仓的出料口与计量给料机的进料口相连通，计量给料机的出料口与干燥器的进料口相连通，干燥器的出料口与旋风预热器的进料端相连通，旋风预热器的出料端与悬浮炉的进料口相连通，悬浮炉的底部进气端与旋风冷却器的顶部出气端相连通，悬浮炉的顶部出料端与旋风分离器的进料端相连通，旋风分离器的顶部烟气出口与干燥器的底部进气口相连通，旋风分离器的出料端与反应器的进料端相连通，反应器的出料端与快速冷却器的进料口相连通，反应器的底部进气室与供气站相连通；所述快速冷却器的出料口与旋风冷却器的上部进料端相连通，快速冷却器通过进风管与外部冷空气气源相连通；所述旋风冷却器的下部出料端与余热锅炉的进料端相连通，磁化还原后的物料通过余热锅炉的出料端排出；
所述旋风预热器的顶部烟气出口与除尘器的烟气入口相连通，除尘器的出气口与引风机的吸气口相连通，引风机的排气口与烟囱相连通；
所述除氧器通过进水管与冷却水水源相连通，除氧器通过第一循环管与余热锅炉的受热管一端相连通，余热锅炉的受热管另一端通过第二循环管与汽包相连通，汽包通过第三循环管与快速冷却器相连通，蒸汽通过汽包上的蒸汽输出管排出，汽包内的水进行回收后进入余热锅炉内；
所述主燃烧站和辅助燃烧站的燃料喷口与悬浮炉的底部进气端相连通，所述干燥燃烧站的燃料喷口与干燥器的底部进气口相连通。
在所述除尘器下方设置有返灰装置、气力提升泵及罗茨风机，所述罗茨风机与气力提升泵相连，气力提升泵与返灰装置相连，返灰装置与旋风预热器相连通。
所述除尘器采用布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，所述返灰装置采用返灰溜槽或螺旋输送机。
所述旋风冷却器采用一级或多级冷却，当旋风冷却器采用多级冷却时，其出风口为首级旋风冷却器，其进风口为末级旋风冷却器。
所述旋风预热器采用一级或多级预热，当旋风预热器采用多级预热时，其进料端为首级旋风预热器，其出料端为末级旋风预热器。
所述给料仓的出料口设有阀门，阀门为棒阀或插板阀。
所述计量给料机采用电子定量给料机或螺旋给料机；所述干燥器采用文丘里干燥器或烘干破碎机；所述反应器为悬浮流化床反应器或循环流化床反应器；所述余热锅炉为立式余热锅炉或卧式余热锅炉。
所述供气站可为一套或多套，其提供的气体为氮气、煤气、氢气或一氧化碳；所述主燃烧站、辅助燃烧站及干燥燃烧站采用的燃料为气体燃料、固体燃料或液体燃料。
一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：将平均粒度小于200μm且含有1％～10％附着水的粉状铁矿物置于给料仓中，开启给料仓的出料口，粉状铁矿物进入计量给料机中进行称重计量，然后将称重计量好的粉状铁矿物送至干燥器内，并与来自旋风分离器中的热烟气进行热交换，经过热交换的粉状铁矿物温度可达110℃～250℃，附着水在此处脱离粉状铁矿物表面，脱去附着水的粉状铁矿物再进入旋风预热器内预热，经预热后的粉状铁矿物进入悬浮炉内，同时经旋风预热器分离的含尘烟气进入除尘器内进行净化；
步骤二：外部冷空气依次通过快速冷却器、旋风冷却器进行预热，当预热温度达到320℃～650℃后，热空气进入悬浮炉内，悬浮炉中的粉状铁矿物与热空气充分混合，再对粉状铁矿物进行焙烧；
步骤三：焙烧后的高温粉状铁矿物及烟气经旋风分离器进行分离，高温粉状铁矿物进入反应器内，此时高温粉状铁矿物处于流化状态，根据粉状铁矿物成分和温度的不同，相应调整反应器的出料高度，保证高温粉状铁矿物在反应器内停留时间，使高温粉状铁矿物被顺利磁化；
步骤四：磁化后的粉状铁矿物依次经过快速冷却器、旋风冷却器进行气冷，在粉状铁矿物冷却过程中，用于冷却的外部冷空气被加热至320℃～650℃，并成为步骤二中的预热后热空气，此时的热空气被送入悬浮炉中用于助燃；
步骤五：完成气冷后的粉状铁矿物进入余热锅炉内，在粉状铁矿物进入余热锅炉之前，将20℃～35℃的冷却水经除氧器进行除氧后送入余热锅炉内，当粉状铁矿物进入余热锅炉后与锅炉内的冷却水进行热交换，生成的汽水混合物进入汽包内进行水汽分离，分离出的蒸汽通过蒸汽输出管排出加以利用，分离出的液态水再次循环回余热锅炉内进行再利用；当粉状铁矿物经过余热锅炉的最后冷却时，粉状铁矿物被深度冷却至80℃以下，最终完成深度冷却的粉状铁矿物通过余热锅炉的出料端排出。
在步骤一中，经所述除尘器净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3，经引风机送入烟囱并排空；所述除尘器回收的粉尘经气力提升泵送回至旋风预热器中，实现闭路粉尘回收。
本发明的有益效果：
本发明与传统的立窑、回转窑工艺相比，对铁矿物原料的适应性更广，能够满足粉状铁矿物的磁化处理，且磁化率高、回收率高、资源利用率高；本发明的热效率高，与回转窑相比能够节能近70％，且节省建设投资近50％；本发明利用流态化技术对高温烟气和物料余热进行利用回收，能够根据实际需要生产出饱和蒸汽或用于发电的中压蒸汽；本发明还具有自动化程度高、易于操作及单台产能大的特点。
附图说明
图1为本发明的粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置结构原理图；
图中，1—给料仓，2—计量给料机，3—旋风预热器，4—旋风分离器，5—悬浮炉，6—反应器，7—快速冷却器，8—旋风冷却器，9—余热锅炉，10—汽包，11—除氧器，12—进风管，13—第一循环管，14—第二循环管，15—进水管，16—除尘器，17—气力提升泵，18—罗茨风机，19—引风机，20—烟囱，21—第三循环管，22—蒸汽输出管，23—辅助燃烧站，24—主燃烧站，25—干燥燃烧站，26—供气站，27—返灰装置，28—干燥器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，包括给料系统、焙烧系统、磁化分离系统、旋风除尘系统及蒸汽生产系统；所述给料系统包括给料仓1、计量给料机2及干燥器28；所述焙烧系统包括旋风预热器3、悬浮炉5、主燃烧站24、辅助燃烧站23及干燥燃烧站25；所述磁化分离系统包括旋风分离器4、反应器6、旋风冷却器8及供气站26；所述旋风除尘系统包括除尘器16、引风机19及烟囱20；所述蒸汽生产系统包括快速冷却器7、除氧器11、余热锅炉9及汽包10；
所述给料仓1的出料口与计量给料机2的进料口相连通，计量给料机2的出料口与干燥器28的进料口相连通，干燥器28的出料口与旋风预热器3的进料端相连通，旋风预热器3的出料端与悬浮炉5的进料口相连通，悬浮炉5的底部进气端与旋风冷却器8的顶部出气端相连通，悬浮炉5的顶部出料端与旋风分离器4的进料端相连通，旋风分离器4的顶部烟气出口与干燥器28的底部进气口相连通，旋风分离器4的出料端与反应器6的进料端相连通，反应器6的出料端与快速冷却器7的进料口相连通，反应器6的底部进气室与供气站26相连通；所述快速冷却器7的出料口与旋风冷却器8的上部进料端相连通，快速冷却器7通过进风管12与外部冷空气气源相连通；所述旋风冷却器8的下部出料端与余热锅炉9的进料端相连通，磁化还原后的物料通过余热锅炉9的出料端排出；
所述旋风预热器3的顶部烟气出口与除尘器16的烟气入口相连通，除尘器16的出气口与引风机19的吸气口相连通，引风机19的排气口与烟囱20相连通；
所述除氧器11通过进水管15与冷却水水源相连通，除氧器11通过第一循环管13与余热锅炉9的受热管一端相连通，余热锅炉9的受热管另一端通过第二循环管14与汽包10相连通，汽包10通过第三循环管21与快速冷却器7相连通，蒸汽通过汽包10上的蒸汽输出管22排出，汽包10内的水进行回收后进入余热锅炉9内；
所述主燃烧站24和辅助燃烧站23的燃料喷口与悬浮炉5的底部进气端相连通，所述干燥燃烧站25的燃料喷口与干燥器28的底部进气口相连通。
在所述除尘器16下方设置有返灰装置27、气力提升泵17及罗茨风机18，所述罗茨风机18与气力提升泵17相连，气力提升泵17与返灰装置27相连，返灰装置27与旋风预热器3相连通。
所述除尘器16采用布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，所述返灰装置27采用返灰溜槽或螺旋输送机。
所述旋风冷却器8采用一级或多级冷却，当旋风冷却器8采用多级冷却时，其出风口为首级旋风冷却器，其进风口为末级旋风冷却器。
所述旋风预热器3采用一级或多级预热，当旋风预热器3采用多级预热时，其进料端为首级旋风预热器，其出料端为末级旋风预热器。
所述给料仓1的出料口设有阀门，阀门为棒阀或插板阀。
所述计量给料机2采用电子定量给料机或螺旋给料机。
所述干燥器28采用文丘里干燥器或烘干破碎机。
所述反应器6为悬浮流化床反应器或循环流化床反应器。
所述供气站26可为一套或多套，其提供的气体为氮气、煤气、氢气或一氧化碳。
所述余热锅炉9为立式余热锅炉或卧式余热锅炉。
所述主燃烧站24、辅助燃烧站23及干燥燃烧站25采用的燃料为气体燃料、固体燃料或液体燃料。
本实施例中，粉状铁矿物以赤铁矿粉为例，因此，一种赤铁矿粉磁化处理并生产蒸汽的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：将平均粒度小于200μm且含有8％附着水的赤铁矿粉置于给料仓1中，开启给料仓1的出料口，赤铁矿粉进入计量给料机2中进行称重计量，然后将称重计量好的赤铁矿粉送至干燥器28内，并与来自旋风分离器4中的热烟气进行热交换，经过热交换的赤铁矿粉温度达220℃，附着水在此处脱离赤铁矿粉表面，脱去附着水的赤铁矿粉再进入旋风预热器3内预热，经预热后的赤铁矿粉进入悬浮炉5内，同时经旋风预热器分离3的含尘烟气进入除尘器16内进行净化；
步骤二：外部冷空气依次通过快速冷却器7、旋风冷却器8进行预热，当预热温度达到400℃后，热空气进入悬浮炉5内，悬浮炉5中的赤铁矿粉与热空气充分混合，再对赤铁矿粉进行焙烧；
步骤三：焙烧后的高温赤铁矿粉及烟气经旋风分离器4进行分离，高温赤铁矿粉进入反应器6内，此时赤铁矿粉处于流化状态，并相应调整反应器6的出料高度，保证高温赤铁矿粉在反应器6内停留时间，使高温赤铁矿粉被顺利磁化；
步骤四：磁化后的赤铁矿粉依次经过快速冷却器7、旋风冷却器8进行气冷，在赤铁矿粉冷却过程中，用于冷却的外部冷空气被加热至400℃，并成为步骤二中的预热后热空气，此时的热空气被送入悬浮炉5中用于助燃；
步骤五：完成气冷后的赤铁矿粉进入余热锅炉9内，在赤铁矿粉进入余热锅炉9之前，将20℃～35℃的冷却水经除氧器11进行除氧后送入余热锅炉9内，当赤铁矿粉进入余热锅炉9后会与锅炉内的冷却水进行热交换，生成的汽水混合物进入汽包10内进行水汽分离，分离出的蒸汽通过蒸汽输出管22排出加以利用，分离出的液态水再次循环回余热锅炉9内进行再利用；当赤铁矿粉经过余热锅炉9的最后冷却时，赤铁矿粉被深度冷却至80℃以下，最终完成深度冷却的赤铁矿粉通过余热锅炉9的出料端排出。
在步骤一中，经所述除尘器16净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3，经引风机19送入烟囱20并排空；所述除尘器16回收的粉尘经气力提升泵17送回至旋风预热器3中，实现闭路粉尘回收。
在步骤三中，磁化过程可以为还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化还原焙烧或还原氧化焙烧。
在步骤三中，磁化过程处于的气氛为氧化气氛、还原气氛或中性气氛。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：包括给料系统、焙烧系统、磁化分离系统、旋风除尘系统及蒸汽生产系统；所述给料系统包括给料仓、计量给料机及干燥器；所述焙烧系统包括旋风预热器、悬浮炉、主燃烧站、辅助燃烧站及干燥燃烧站；所述磁化分离系统包括旋风分离器、反应器、旋风冷却器及供气站；所述旋风除尘系统包括除尘器、引风机及烟囱；所述蒸汽生产系统包括快速冷却器、除氧器、余热锅炉及汽包；
所述给料仓的出料口与计量给料机的进料口相连通，计量给料机的出料口与干燥器的进料口相连通，干燥器的出料口与旋风预热器的进料端相连通，旋风预热器的出料端与悬浮炉的进料口相连通，悬浮炉的底部进气端与旋风冷却器的顶部出气端相连通，悬浮炉的顶部出料端与旋风分离器的进料端相连通，旋风分离器的顶部烟气出口与干燥器的底部进气口相连通，旋风分离器的出料端与反应器的进料端相连通，反应器的出料端与快速冷却器的进料口相连通，反应器的底部进气室与供气站相连通；所述快速冷却器的出料口与旋风冷却器的上部进料端相连通，快速冷却器通过进风管与外部冷空气气源相连通；所述旋风冷却器的下部出料端与余热锅炉的进料端相连通，磁化还原后的物料通过余热锅炉的出料端排出；
所述旋风预热器的顶部烟气出口与除尘器的烟气入口相连通，除尘器的出气口与引风机的吸气口相连通，引风机的排气口与烟囱相连通；
所述除氧器通过进水管与冷却水水源相连通，除氧器通过第一循环管与余热锅炉的受热管一端相连通，余热锅炉的受热管另一端通过第二循环管与汽包相连通，汽包通过第三循环管与快速冷却器相连通，蒸汽通过汽包上的蒸汽输出管排出，汽包内的水进行回收后进入余热锅炉内；
所述主燃烧站和辅助燃烧站的燃料喷口与悬浮炉的底部进气端相连通，所述干燥燃烧站的燃料喷口与干燥器的底部进气口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：在所述除尘器下方设置有返灰装置、气力提升泵及罗茨风机，所述罗茨风机与气力提升泵相连，气力提升泵与返灰装置相连，返灰装置与旋风预热器相连通。
3.根据权利要求2所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述除尘器采用布袋除尘器、静电除尘器或电袋除尘器，所述返灰装置采用返灰溜槽或螺旋输送机。
4.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述旋风冷却器采用一级或多级冷却，当旋风冷却器采用多级冷却时，其出风口为首级旋风冷却器，其进风口为末级旋风冷却器。
5.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述旋风预热器采用一级或多级预热，当旋风预热器采用多级预热时，其进料端为首级旋风预热器，其出料端为末级旋风预热器。
6.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述给料仓的出料口设有阀门，阀门为棒阀或插板阀。
7.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述计量给料机采用电子定量给料机或螺旋给料机；所述干燥器采用文丘里干燥器或烘干破碎机；所述反应器为悬浮流化床反应器或循环流化床反应器；所述余热锅炉为立式余热锅炉或卧式余热锅炉。
8.根据权利要求1所述的一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的装置，其特征在于：所述供气站可为一套或多套，其提供的气体为氮气、煤气、氢气或一氧化碳；所述主燃烧站、辅助燃烧站及干燥燃烧站采用的燃料为气体燃料、固体燃料或液体燃料。
9.一种粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将平均粒度小于200μm且含有1％～10％附着水的粉状铁矿物置于给料仓中，开启给料仓的出料口，粉状铁矿物进入计量给料机中进行称重计量，然后将称重计量好的粉状铁矿物送至干燥器内，并与来自旋风分离器中的热烟气进行热交换，经过热交换的粉状铁矿物温度可达110℃～250℃，附着水在此处脱离粉状铁矿物表面，脱去附着水的粉状铁矿物再进入旋风预热器内预热，经预热后的粉状铁矿物进入悬浮炉内，同时经旋风预热器分离的含尘烟气进入除尘器内进行净化；
步骤二：外部冷空气依次通过快速冷却器、旋风冷却器进行预热，当预热温度达到320℃～650℃后，热空气进入悬浮炉内，悬浮炉中的粉状铁矿物与热空气充分混合，再对粉状铁矿物进行焙烧；
步骤三：焙烧后的高温粉状铁矿物及烟气经旋风分离器进行分离，高温粉状铁矿物进入反应器内，此时高温粉状铁矿物处于流化状态，根据粉状铁矿物成分和温度的不同，相应调整反应器的出料高度，保证高温粉状铁矿物在反应器内停留时间，使高温粉状铁矿物被顺利磁化；
步骤四：磁化后的粉状铁矿物依次经过快速冷却器、旋风冷却器进行气冷，在粉状铁矿物冷却过程中，用于冷却的外部冷空气被加热至320℃～650℃，并成为步骤二中的预热后热空气，此时的热空气被送入悬浮炉中用于助燃；
步骤五：完成气冷后的粉状铁矿物进入余热锅炉内，在粉状铁矿物进入余热锅炉之前，将20℃～35℃的冷却水经除氧器进行除氧后送入余热锅炉内，当粉状铁矿物进入余热锅炉后与锅炉内的冷却水进行热交换，生成的汽水混合物进入汽包内进行水汽分离，分离出的蒸汽通过蒸汽输出管排出加以利用，分离出的液态水再次循环回余热锅炉内进行再利用；当粉状铁矿物经过余热锅炉的最后冷却时，粉状铁矿物被深度冷却至80℃以下，最终完成深度冷却的粉状铁矿物通过余热锅炉的出料端排出。
10.根据权利要求9所述的粉状铁矿物磁化处理并生产蒸汽的工艺方法，其特征在于：在步骤一中，经所述除尘器净化后的烟气含尘浓度≤40mg/Nm3，经引风机送入烟囱并排空；所述除尘器回收的粉尘经气力提升泵送回至旋风预热器中，实现闭路粉尘回收。
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