CN105316476A

CN105316476A - 一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法

Info

Publication number: CN105316476A
Application number: CN201510647362.4A
Authority: CN
Inventors: 洪志刚
Original assignee: Hubei Fengshan Mining Industry Co Ltd
Current assignee: Hubei Huafang Equipment Co ltd
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-10-09
Also published as: CN105316476B

Abstract

本发明涉及难选矿的铁精矿生产技术，是一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，该方法包括以下步骤：先将已破碎的铁矿磨成矿粉，然后将得到的该矿粉进行低温焙烧，低温焙烧过程中使矿粉处于焙烧系统中进行预热及焙烧，焙烧矿随后进入冷却系统进行冷却后经调浆送磁选系统进行选别，分选得到高品位的铁精矿；本发明工艺简单，温度和气流分布均匀，容易控制，自动化水平高，设备运转部件少，可处理难选菱铁矿、褐铁矿，具有难选铁矿石磁化焙烧效率高，焙烧过程中热量回收利用充分，焙烧矿质量稳定磁选效率高，可获得铁精矿品位大于60%，铁回收率大于85%技术指标。

Description

一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法

技术领域

本发明涉及难选矿的铁精矿生产技术，尤其是一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法。

背景技术

现在在工业生产中得到应用的磁化焙烧技术主要有竖炉焙烧、回转窑焙烧，竖炉焙烧用于处理15—75mm的块矿，在前联邦德国爱彼尔选矿厂及我国鞍钢曾采用竖炉以高炉煤气作燃料进行菱铁矿、赤铁矿磁化焙烧生产，但现在都已停止使用；我国酒钢公司选矿厂的镜铁山铁矿石中有用矿物为镜铁矿、褐铁矿和镁菱铁矿，由于矿物及脉石比较复杂，目前还采用竖炉工艺进行磁化焙烧生产，焙烧矿经弱磁选获得品位55%—56%的铁精矿，回收率为70—80%。回转窑焙烧于处理0—25mm的碎矿，上个世纪六十年代，前苏联中央采选公司采用回转窑磁化焙烧方法处理以赤铁矿、褐铁矿为主的氧化铁矿石，由于强磁选问世，该厂于上个世纪九十年代停止生产。我国铁矿自2006年起建成了180万吨选矿厂，是采用回转窑焙烧工艺处理品位为24%—28%的菱铁矿矿石，焙烧矿经磨矿、磁选、反浮选，得到品位56%左右的铁精矿，回收率约70%；矿产资源集团采用回转窑工艺技术，处理菱铁矿—赤铁矿混合矿石，年处理原矿能力200万吨。但这些焙烧技术仍有装备大型化，精矿品位不高，回收率不高，设备作业效率低，能耗高等问题需要解决。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有磁铁精矿生产方法能耗高，装备大型化，投资大，精矿品位及回收率较低的问题，提供一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法。

本发明的具体方案是：一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：包括以下工艺步骤：（1）制粉加工：将粒度为25—80mm的菱、褐铁矿石通过输送装置送至矿石仓，矿石从矿石仓下料经定量给料装置控制给料量进入高效立式辊磨机粉磨，配设有低温烟气沸腾炉产生300－500℃低温热风与后续焙烧系统的回风混合至300℃进入高效立式辊磨机边烘干边粉磨，被烘干粉磨后的细粒级矿粉在热气体作用下进入高效选粉机进行选粉，选取粒度≤0.2mm，含水量小于2%的粉矿送入旋风除尘器进行料气分离，粒度＞0.2mm的矿粒由斗式提升机A返回矿石仓再磨；粉矿经旋风除尘器料气分离，大部份粉矿收取进入输送机，少部份粉矿随热气外排再经布袋收尘器收集进入输送机，输送机将粉矿通过斗式提升机B送至后续焙烧系统进行焙烧；

（2）磁化焙烧：将步骤（1）生产的粉矿首先通过串联布置的多级旋风预热器预热，预热后的粉矿从倒数第二级旋风预热器分离出来后直接进入喷腾焙烧炉与炉内低温还原气体进行反应，低温焙烧时间为1s—60s；配设有低温还原气体制备系统，包括有煤气化炉和调质炉，煤气化炉产生高温煤气进入调质炉，制备满足工艺气氛要求的低温还原气体，工艺参数为温度为550℃—900℃，CO体积分数控制在0.5—10%；所产生的低温还原气体从焙烧炉底部进入炉内与粉矿进行还原反应，反应后的气体与铁矿粉体经反应炉顶部排出并进入最后一级旋风预热器进行料气分离，分离后的低温烟气依次向上一级旋风预热器传送，其中第一级旋风预热器的出风口与循环风机进口相连接，循环风机出口经分四路，一路通过调节阀至辊磨机，一路通过调节阀作为调质炉的二次风，一路通过调节阀与步骤（1)所述的布袋收尘器连接，使烟气中的少量粉矿再次回收，最后一路与排气管相连用于临时排放；

（3）焙烧矿冷却：从最后一级旋风预热器分离出来的铁矿粉体进入蒸发冷却器冷却，水加压后经喷嘴形成水雾后直接喷洒在高温铁矿粉体上，吸收热量迅速蒸发，使高温铁矿粉体迅速冷却至150℃以下，同时与蒸发冷却器底部的进水再次混合冷却至80℃从底部排出进入后续磁选系统，分离出的水蒸汽可回收利用；

（4）磁选：将步骤（3）制备的矿物进行调浆，再通过弱磁选、浮选即得高品位磁铁精矿。

本发明中所述多级旋风预热器是由五级旋风预热器组成（当然还可以是更多级），第一级旋风预热器的进风管连接第二级旋风预热器的出风口，步骤（1）所述斗式提升机B的下料口通过管道与所述的一级旋风预热器的进风管相连；第二级旋风预热器的进风管连接第三级旋风预热器的出风口，第一级旋风预热器的底部出料口通过管道与第二级旋风预热器的进风管相连；第三级旋风预热器的进风管连接第四级旋风预热器的出风口，第二级旋风预热器的底部出料口通过管道与第三级旋风预热器的进风管相连；第四级旋风预热器的进风管连接第五级旋风预热器的出风口，第三级旋风预热器的底部出料口通过管道与第四级旋风预热器的进风管相连；步骤（1）生产的粉矿首先由第二级旋风预热器的出风管随热风一起进入第一级旋风预热器，经预热及气料分离后，粉矿从第一级旋旋风预热器的出料口排出通过第二级旋风预热器的进风管进入第二级旋风预热器预热并气料分离，依次预热气料分离，粉矿由第四级旋风预热器的出料口进入焙烧炉。

本发明中其中的第一级旋风预热器是采用双筒并联结构。

本发明中所述蒸发冷却器是由冷却塔、喷枪、供水系统、控制系统组成。

本发明中步骤（2）的焙烧过程中，调节调质炉的高温还原气体的气氛使粉矿在焙烧中呈悬浮状态，气固接触面积大于3000—4000倍。

本发明中步骤（2）中，低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体的固气比为1.0—2.2kg/Nm³。

本发明中所述焙烧炉采用喷腾型气态悬浮炉，其焙烧室设有2—5个异形缩口将焙烧炉分成3—6级流化床，使矿粉分别依靠“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用矿粉之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合、分布和气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于迅速换热，以达到提高传热效率和矿粉的还原效率。

本发明的特点是：

1.将流态化（闪速）磁化焙烧方法首次应用于难选的氧化铁矿生产铁精矿，特别是采用了喷腾型气态悬浮炉，本发明在流态化状态下实现磁焙烧，气固换热和传质变为悬浮态传热传质过程，细粒物料悬浮态下传热时，比表面积比在回转窑中的气固接触面积大3000—4000倍，能够极大的提高磁化焙烧的反应速度和焙烧效率，具有磁化焙烧效率高，焙烧矿质量好，精矿品位提高大于60%，回收率提高大于85%（对于难选矿来说，每提高1%的品位和回收率都是难得的），将给企业带来巨大的经济效益和社会效益。

2.本发明中对焙烧过程的热量进行了充分的回收利用，即首先对粉矿进行预热，然后经一级旋风预热器排出焙烧热风同时回收供磨机使用。

3.煤碳气化和工艺气体的制备分别在煤气化炉和调质炉进行，调质炉进行利用，从而大大降低了生产能耗。

4.采用喷腾型气态悬浮炉，并设计焙烧室为2—5个异形缩口，将焙烧炉分为3—6级流化床，使矿粉分别依靠“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用矿粉之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合、分布和气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于迅速换热，以达到提高传热效率和矿粉的还原效率。

5.一级旋风预热器采用双筒结构，提高了焙烧系统收料效率，降低能耗。

1.6.热风细磨，粉矿控制在0.2mm以下，有利提高回收率，保证焙烧效率，节能降耗。

7.通过调节调质炉内低温还原气体的气氛使矿粉呈悬浮状态，气固接触面大于回旋窑的3000—4000倍，使热传质效率高，装备简单，传动部件少。）因颗粒多悬浮于气相中，颗粒处于较好的分散状态，能使气固充分接触，产品质量均匀稳定。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中：1—皮带输送机，2—斗式提升机A，3—矿石仓，4—定量给料装置，5—高效立式辊磨机，6—高效选粉机，7—旋风收尘器，8—引风机A，9—布袋除尘器，10—引风机B，11—循环风机A，12—循环风机B，13—斗式提升机B，14—第一级旋风预热器，15—第二级旋风预热器，16—第三级旋风预热器，17—第四级旋风预热器，18—第五级旋风预热器，19—喷腾焙烧炉，20—调质炉，21—煤气化炉，22—煤仓，23—空气输送机A，24—空气输送机B,25—蒸发冷却器,26—磁选机,27—低温烟气沸腾炉，28—给煤系统，29—异形缩口。

具体实施方式

例1：参见图1，应用本发明从菱、褐铁矿中制备高品位磁铁精矿的工艺方法包括以下步骤：（1）制粉加工：将粒度为25—80mm的菱、褐铁矿石通过皮带输送机1送至矿石仓3，矿石从矿石仓3下料经定量给料装置4控制给料量进入高效立式辊磨机5粉磨，配设有低温烟气沸腾炉27（并设有给煤系统28）产生300—500℃低温热风与后续焙烧系统的回风混合至300℃进入高效立式辊磨机5边烘干边粉磨，被烘干粉磨后的细粒级矿粉在热气体作用下进入高效选粉机6进行选粉，选取粒度≤0.2mm，含水量小于2%的粉矿送入旋风除尘器7进行料气分离，粒度＞0.2mm的矿粉由斗式提升机A2返回矿石仓3再磨；粉矿经旋风除尘器7料气分离，大部份粉矿收取进入空气输送机A23，少部份粉矿随热气通过引风机A8送经布袋收尘器9收集通过空气输送机B24送入空气输送机A23汇集后将粉矿通过斗式提升机B13送至后续焙烧系统进行磁化焙烧；尾气在引风机B10的作用下外排。

（2）磁化焙烧：将步骤（1）生产的粉矿首先通过串联布置的多级旋风预热器预热，预热后的粉矿从倒数第二级旋风预热器分离出来后直接进入喷腾焙烧炉19与炉内低温还原气体进行反应，低温焙烧时间为1s；配设有低温还原气体制备系统，包括有煤气化炉21及供煤煤仓22和调质炉20，煤气化炉21产生低温煤气进入调质炉20，制备满足工艺气氛要求的低温还原气体，工艺参数为温度550℃—900℃（具体可选550℃、600℃、700℃、750℃、800℃、900℃等），CO体积分数控制在0.5%；所产生的低温还原气体从喷腾焙烧炉19底部进入炉内与粉矿进行还原反应，反应后的气体与铁矿粉体经反应炉顶部排出并进入最后一级旋风预热器进行料气分离，分离后的低温烟气依次向上级旋风预热器传送，其中第一级旋风预热器的出风口与循环风机A11和循环风机B12进口相连接，循环风机出口经分四路，一路通过调节阀至辊磨机，一路通过调节阀与调质炉20连接为调质炉的一次风，一路通过调节阀与步骤（1)所述的布袋收尘器9连接，使烟气中的少量粉矿再次回收，最后一路与排气管相连用于临时排放；

（3）焙烧矿冷却：从最后一级旋风预热器分离出来的铁矿粉体进入蒸发冷却器25冷却，水加压后经喷嘴形成水雾后直接喷洒在高温铁矿粉体上，吸收热量迅速蒸发，使高温铁矿粉体迅速冷却至150℃以下，同时与蒸发冷却器底部的进水再次混合冷却至80℃以下并从底部排出进入后续磁选系统，分离出的水蒸汽可回收利用；

（4）磁选：将步骤（3）制备的矿物进行调浆，送磁选机26磁选再经浮选即得高品位磁铁精矿。

本实施例中所述多级旋风预热器是由五级旋风预热器组成，第一级旋风预热器14的进风管连接第二级旋风预热器15的出风口，第二级旋风预热器15的进风管连接第三级旋风预热器16的出风口，第三级旋风预热器16的进风管连接第四级旋风预热器17的出风口，第四级旋风预热器17的进风管连接第五级旋风预热器18的出风口；步骤（1）生产的粉矿首先由第一级旋风预热器14的进风管随热风一起进入第一级旋风预热器14，经预热及气料分离后，粉矿从第一级旋风预热器14的出料口排出通过第二级旋风预热器15的进风管进入进入第二级旋风预热器15预热并气料分离，依次预热气料分离，粉矿由第四级旋风预热器17的出料口进入喷腾焙烧炉19。

本实施例中其中的第一级旋风预热器14是采用双筒并联结构。

本实施例中所述蒸发冷却器是由冷却塔、喷枪、供水系统、控制系统组成。

本实施例中步骤（2）的焙烧过程中，调节调质炉20的高温还原气体的气氛使粉矿在焙烧中呈悬浮状态，使气固接触面积大于3000—4000倍。

本实施例中步骤（2）中，高温焙烧时的矿粉与通入的高温还原气体的固气比为1.0kg/Nm³。

本实施例中所述喷腾焙烧炉采用喷腾型气态悬浮炉，其焙烧室设有2个异形缩口29将焙烧炉分成3级流化床，使矿粉分别依靠“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用矿粉之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合、分布和气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于迅速换热，以达到提高传热效率和矿粉的还原效率。

采用上述工艺方法从难选菱、褐铁矿生产磁铁精矿品位达60.1%，回收率达86%。

例2：基本工艺生产方法步骤同例1，但作以下调整，（1）低温焙烧时间为10s；（2）调质炉制备的低温还原气体温度为650℃，CO体积分数控制在3%；（3）采用四级旋风预热器；（4）在步骤（2）中低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体固气比为1.5kg/Nm³；（5）喷腾焙烧炉的焙烧室设有3个异形缩口。

采用例2工艺方法从难选菱、褐铁矿生产磁铁精矿品位达62%，回收率达87%。

例3：基本工艺生产方法步骤同例1，但作以下调整，（1）低温焙烧时间为60s；（2）调质炉制备的高温还原气体温度为700℃，CO体积分数控制在5%；（3）采用六级旋风预热器；（4）在步骤（2）中低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体固气比为1.8kg/Nm³；（5）喷腾焙烧炉的焙烧室设有4个异形缩口。

采用例3工艺方法从难选菱、褐铁矿生产磁铁精矿品位达62.5%，回收率达88%。

例4：基本工艺生产方法步骤同例1，但作以下调整，（1）低温焙烧时间为30s；（2）调质炉制备的高温还原气体温度为900℃，CO体积分数控制在8%；（3）采用五级旋风预热器；（4）在步骤（2）中低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体固气比为2.0kg/Nm³；（5）喷腾焙烧炉的焙烧室设有4个异形缩口。

采用例4工艺方法从难选菱、褐铁矿生产磁铁精矿品位达63%，回收率达87%。

例5：基本工艺生产方法步骤同例1，但作以下调整，（1）低温焙烧时间为80s；（2）调质炉制备的低温还原气体温度为800℃，CO体积分数控制在10%；（3）采用六级旋风预热器；（4）在步骤（2）中低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体固气比为2.2kg/Nm³；（5）喷腾焙烧炉的焙烧室设有5个异形缩口。

采用例5工艺方法从难选菱、褐铁矿生产磁铁精矿品位达65%，回收率达89%。

Claims

1.一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：包括以下工艺步骤：（1）制粉加工：将粒度为25—80mm的氧化铁矿石通过输送装置送至矿石仓，矿石从矿石仓下料经定量给料装置控制给料量进入高效立式辊磨机粉磨，配设有低温烟气沸腾炉产生低温热风与后续焙烧系统的回风混合至300℃进入高效立式辊磨机边烘干边粉磨，被烘干粉磨后的细粒级矿粉在热气体作用下进入高效选粉机进行选粉，选取粒度≤0.2mm，含水量小于2%的粉矿送入旋风除尘器进行料气分离，粒度＞0.2mm的矿粒由斗式提升机A返回矿石仓再磨；粉矿经旋风除尘器料气分离，大部份粉矿收取进入输送机，少部份粉矿随热气再经布袋收尘器收集进入输送机，输送机将粉矿通过斗式提升机B送至后续焙烧系统进行焙烧；

（2）磁化焙烧：将步骤（1）生产的粉矿首先通过串联布置的多级旋风预热器预热，预热后的粉矿从倒数第二级旋风预热器分离出来后直接进入喷腾焙烧炉与炉内低温还原气体进行反应，低温焙烧时间为1s—60s；配设有低温还原气体制备系统，包括有煤气化炉和调质炉，煤气化炉产生低温煤气进入调质炉，制备出满足工艺气氛要求的低温还原气体，工艺参数为温度为550℃—900℃，CO体积分数控制在0.5—10%；所产生的低温还原气体从喷腾焙烧炉底部进入炉内与粉矿进行还原反应，反应后的气体与铁矿粉体经反应炉顶部排出并进入最后一级旋风预热器进行料气分离，分离后的低温烟气依次向上一级旋风预热器传送，其中第一级旋风预热器的出风口与循环风机进口相连接，循环风机出口经分四路，一路通过调节阀至辊磨机，一路通过调节阀与调质炉连接为调质炉的二次风，一路通过调节阀与步骤（1)所述的布袋收尘器连接，使烟气中的少量粉矿再次回收，最后一路与排气管相连用于临时排放；

（3）焙烧矿冷却：从最后一级旋风预热器分离出来的铁矿粉体进入蒸发冷却器冷却，加压后水经喷嘴形成水雾后直接喷洒在步骤（2)制备高温铁矿粉体上，吸收热量迅速蒸发，使高温强磁性铁矿粉体迅速冷却至150℃以下与蒸发冷却器底部的进水再次混合冷却从底部排出进入磁选系统，分离出的水蒸汽可回收利用；

（4）磁选：将步骤（3）制备的矿物进行调浆再通过弱磁选、浮选，即得高品位铁精矿。

2.根据权利要求2所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：所述多级旋风预热器是由五级旋风预热器组成，第一级旋风预热器的进风管连接第二级旋风预热器的出风口，步骤（1）所述斗式提升机B的下料口通过管道与所述的一级旋风预热器的进风管相连；第二级旋风预热器的进风管连接第三级旋风预热器的出风口，第一级旋风预热器的底部出料口通过管道与第二级旋风预热器的进风管相连；第三级旋风预热器的进风管连接第四级旋风预热器的出风口，第二级旋风预热器的底部出料口通过管道与第三级旋风预热器的进风管相连；第四级旋风预热器的进风管连接第五级旋风预热器的出风口，第三级旋风预热器的底部出料口通过管道与第四级旋风预热器的进风管相连；步骤（1）生产的粉矿首先由第二级旋风预热器的出风管随热风一起进入第一级旋风预热器，经预热及气料分离后，粉矿从第一级旋旋风预热器的出料口排出通过第二级旋风预热器的进风管进入第二级旋风预热器预热并气料分离，依次预热气料分离，粉矿由第四级旋风预热器的出料口进入焙烧炉。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：其中的第一级旋风预热器是采用双筒并联结构。

4.根据权利要求1所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：所述蒸发冷却器是由冷却塔、喷枪、供水系统、控制系统组成。

5.根据权利要求1所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：步骤（2）的焙烧过程中，调节调质炉的低温还原气体的气氛使粉矿在焙烧中呈悬浮状态，气固接触面积大于3000—4000倍。

6.根据权利要求1所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：步骤（2）中，低温焙烧时的矿粉与通入的低温还原气体的固气比为1.0—2.2kg/Nm³。

7.根据权利要求1所述的一种利用难选弱磁性氧化铁矿生产成强磁性磁铁矿的制备方法，其特征是：所述焙烧炉采用喷腾型气态悬浮炉，其焙烧室设有2—5个异形缩口；将焙烧炉分成3—6级流化床，使矿粉分别依靠“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用矿粉之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合、分布和气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于迅速换热，以达到提高传热效率和矿粉的还原效率。