CN106733054A - 一种高效节能的液态co2制备铁矿粉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置，包括：设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱；低压液态CO₂储存仓，连接排液口，用于回收液态CO₂；设置在高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现高压粉化舱的快速卸荷；控制阀门，用于调节高压粉化舱灌装液态CO₂和置换剂的速度；高压阀门，用于调节高压粉化舱中原有液态CO₂排到低压液态CO₂储存仓的速度；高压气泵系统，通过阀门与控制阀门连通，向高压粉化舱内置换剂施加高压；控压装置，用于将置换剂从进液口缓慢充入高压粉化舱；驱动气源，为高压气泵系统提供启动压力。本发明能大大降低液态CO₂粉化铁矿石成本和减少环境污染。

Description

一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置及方法

技术领域

本发明具体涉及一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置及方法。

背景技术

目前，铁矿石经过现场爆破后，形成多数小于1m的铁矿石块体，而后分别经过初破(≤30cm)、中破(≤7.5cm)、细破(≤3.0cm)和碾磨(≤74μm)等粉碎流程。经粉碎之后的矿石经粗细分选、重选－磁选－阴离子反浮选联合等工艺流程，获得小于74μm的铁矿石粉末。全部过程利用机械进行破碎和碾磨，其中碾磨过程采用球磨机时，通过滚筒转动提升钢球，钢球下落与筒底矿石发生碰撞，进行粉碎，设备磨损大，能量利用率低。整个流程工序多，能耗大，造价高。铁矿石选矿阶段的总成本为52.7元/吨，其中碾磨成本为37.6元/吨，占选矿阶段成本的71％。由于需要2.5吨矿石才能得到1吨品位在65以上的铁精粉，一吨铁精粉的碾磨成本为94元/吨，占铁精粉成本(400元/吨)的25％。目前条件下从破碎到粉化整体流程费用占据铁矿石粉价格近1/3。所以亟需一种高效节能的铁矿石制备装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能的铁矿石制备装置及方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置，包括：

设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱，用于盛放铁矿石及充入高压CO₂；进料口用于装入铁矿石，出料口用于排出铁矿粉；

低压液态CO₂储存仓，连接所述排液口，用于回收液态CO₂；

设置在所述高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，所述双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现所述高压粉化舱的快速卸荷；

控制阀门，设置在所述进液口，用于调节所述高压粉化舱灌装液态CO₂和置换剂的速度；

高压阀门，设置在所述排液口，用于调节所述高压粉化舱中原有液态CO₂排到低压液态CO₂储存仓的速度；

高压气泵系统，通过阀门与所述控制阀门连通，向所述高压粉化舱内置换剂施加高压；

控压装置，用于将置换剂从所述进液口缓慢充入所述高压粉化舱；

驱动气源，为所述高压气泵系统提供启动压力。

进一步，所述高压阀门为针阀。

进一步，所述高压粉化舱控制阀门处设有压力表，用于实时显示高压粉化舱内置换剂的压力值。

进一步，所述置换剂密度大于液态CO₂，溶解度低，低温下不会发生凝结。

进一步，所述双层防爆片内具有与所述高压粉化舱内相匹配的初始压力，而初始压力又不至于击破外层防爆片，当外层防爆片被混合液体爆燃击破后，内层防爆片在外侧压力消失后也能被快速击破。

本发明还提供一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置的使用方法，包括以下步骤：

A、通过进料口装入铁矿石后关闭进料口；

B、高压粉化舱排液口关闭；

C、高压粉化舱灌装特定初压的液态CO₂，静置待CO₂充分渗透；

D、开启高压粉化舱控压装置，压力高于特定初压时，开启控制阀门和高压阀门，开始驱替；

E、当高压阀门位置开始稳定流水，关闭控制阀门和高压阀门，关闭控压装置，驱替完成；

F、通过驱动气源启动高压气泵系统；

G、高压气泵系统通过阀门与高压粉化舱控制阀门连接；

H、当压力表数值达到预设压力时，关闭控制阀门，关闭驱动气源和高压气泵系统；

I、引爆双层防爆片内的混合液体，高压粉化舱内的铁矿石被粉碎成铁矿粉，通过出料口排出铁矿粉。

相对于现有技术，本发明具有下列技术效果：

为降低粉化成本，本发明人开展了大量液态CO₂粉化铁矿石试验，为降低液态CO₂粉化铁矿石成本和提升环保标准，采用了驱替工艺对游离态液态CO₂进行置换和回收重复利用，只保留渗进铁矿石内部的液态CO₂，试验结果已证实该工艺可实现铁矿石粉化，直接降低了液态CO₂的消耗量，减少了向大气中的排放，并且实验所得铁矿粉可直接用于重选、浮选和磁选。为进一步降低液态CO₂粉化铁矿石成本和提升安全标准，采用了驱替后向高压粉化舱施加初始高压力(气压)，而后通过极少的液化丙烷和双氧水爆燃去击破双层防爆片，试验结果证实可获得相同的铁矿石粉化结果。而施加初始高压气体耗能很小，成本很低。基于上述论述，液态CO₂粉化铁矿石，经驱替和向高压粉化舱施加初始高压力是高效节能的优化方法，同时又保证了铁矿石的粉化效果。目前该工艺流程包括CO₂液化、充装、驱替、初始高压和破膜卸荷等5个步骤，粉化运行成本9.3元/吨，设备折旧成本3.7元/吨，共计碾磨成本总计为13元/吨，远低于现有技术碾磨成本37.6元/吨，比现有工艺节约近2/3。

附图说明

图1为本发明实施例的原理图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

如图1所示，本发明提供一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置，包括：

设有进液口11、排液口12、出气口13、进料口14及出料口15的高压粉化舱1，用于盛放铁矿石及充入高压CO₂；进料口14用于装入铁矿石，出料口15用于排出铁矿粉。

低压液态CO₂储存仓2，连接排液口12，用于回收液态CO₂；

设置在高压粉化舱1的出气口13上端的双层防爆片18，双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现高压粉化舱1的快速卸荷；双层防爆片内具有与高压粉化舱1内相匹配的初始压力，而初始压力又不至于击破外层防爆片，当外层防爆片被混合液体爆燃击破后，内层防爆片在外侧压力消失后也能被快速击破。

控制阀门3，设置在进液口11，用于调节高压粉化舱1灌装液态CO₂和置换剂的速度；置换剂密度大于液态CO₂，溶解度低，低温下不会发生凝结。控制阀门3处设有压力表21，用于实时显示高压粉化舱1内置换剂的压力值。

高压阀门4，设置在排液口12，用于调节高压粉化舱1中原有液态CO₂排到低压液态CO₂储存仓2的速度；高压阀门4为针阀。

高压气泵系统5，通过阀门与控制阀门3连通，向高压粉化舱1内置换剂施加高压；

控压装置6，用于将置换剂从进液口11缓慢充入高压粉化舱1；

驱动气源，为高压气泵系统提供启动压力。

系统还包括：

入口分流阀71，用于切换高压气泵系统5，控压装置6和注入泵16，实现三个不同过程；(请补充)

出口分流阀72，用于切换低压液态CO₂储存仓2，用于储存驱替出来的低压液态CO₂；切换废水废气仓8时，排放高压粉化仓在粉化后的残留气态CO₂；

排液减压阀73，用于打开出口分流阀72时，将驱替出来的高压液态CO₂降至特定压力；

减压排空阀74，用于排出初始状态下存在于高压粉化仓1中的空气；

废水废气仓8，用于储存高压粉化仓在粉化后的残留气态CO₂；

液体过滤器9，用于过滤驱替出来的低压液态CO₂；

液体压缩机10，用于对驱替出来的低压液态CO₂进行升压；

高压液态CO₂储存仓17，用于储存特定高压液态CO₂；

注入泵16，用于将特定高压液态CO₂注入到高压粉化仓1中。

本发明还提供一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置的使用方法，包括以下步骤：

A、通过进料口装入铁矿石后关闭进料口；

B、高压粉化舱排液口关闭；

C、高压粉化舱灌装特定初压的液态CO₂，静置待CO₂充分渗透；

D、开启高压粉化舱控压装置，压力高于特定初压时，开启控制阀门和高压阀门，开始驱替；

E、当高压阀门位置开始稳定流水，关闭控制阀门和高压阀门，关闭控压装置，驱替完成；

F、通过驱动气源启动高压气泵系统；

G、高压气泵系统通过阀门与高压粉化舱控制阀门连接；

H、当压力表数值达到预设压力时，关闭控制阀门，关闭驱动气源和高压气泵系统；

I、引爆双层防爆片内的混合液体，高压粉化舱内的铁矿石被粉碎成铁矿粉，通过出料口排出铁矿粉。

相对于现有技术，本发明具有下列技术效果：

为降低粉化成本，本发明人开展了大量液态CO₂粉化铁矿石试验，为降低液态CO₂粉化铁矿石成本和提升环保标准，采用了驱替工艺对游离态液态CO₂进行置换和回收重复利用，只保留渗进铁矿石内部的液态CO₂，试验结果已证实该工艺可实现铁矿石粉化，直接降低了液态CO₂的消耗量90％，减少了向大气中的排放，并且实验所得铁矿粉可直接用于重选、浮选和磁选。为进一步降低液态CO₂粉化铁矿石成本和提升安全标准，采用了驱替后向高压粉化舱施加初始高压力(气压)，而后通过极少的液化丙烷和双氧水爆燃去击破双层防爆片，试验结果证实可获得相同的铁矿石粉化结果。而施加初始高压气体耗能很小，成本很低。基于上述论述，液态CO₂粉化铁矿石，经驱替和向高压粉化舱施加初始高压力是高效节能的优化方法，同时又保证了铁矿石的粉化效果。目前该工艺流程包括CO₂液化、充装、驱替、初始高压和破膜卸荷等5个步骤，粉化运行成本9.3元/吨，设备折旧成本3.7元/吨，共计碾磨成本总计为13元/吨，远低于现有技术碾磨成本37.6元/吨，比现有工艺节约近2/3。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置，其特征在于，包括：

设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱，用于盛放铁矿石及充入高压CO₂；进料口用于装入铁矿石，出料口用于排出铁矿粉；

低压液态CO₂储存仓，连接所述排液口，用于回收液态CO₂；

设置在所述高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，所述双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现所述高压粉化舱的快速卸荷；

控制阀门，设置在所述进液口，用于调节所述高压粉化舱灌装液态CO₂和置换剂的速度；

高压阀门，设置在所述排液口，用于调节所述高压粉化舱中原有液态CO₂排到低压液态CO₂储存仓的速度；

高压气泵系统，通过阀门与所述控制阀门连通，向所述高压粉化舱内置换剂施加高压；

控压装置，用于将置换剂从所述进液口缓慢充入所述高压粉化舱；

驱动气源，为所述高压气泵系统提供启动压力。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述高压阀门为针阀。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述高压粉化舱控制阀门处设有压力表，用于实时显示高压粉化舱内置换剂的压力值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：

所述置换剂密度大于液态CO₂，溶解度低，低温下不会发生凝结。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述双层防爆片内具有与所述高压粉化舱内相匹配的初始压力，而初始压力又不至于击破外层防爆片，当外层防爆片被混合液体爆燃击破后，内层防爆片在外侧压力消失后也能被快速击破。

6.一种如权利要求1所述的高效节能的液态CO₂制备铁矿粉装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过进料口装入铁矿石后关闭进料口；

B、高压粉化舱排液口关闭；

C、高压粉化舱灌装特定初压的液态CO₂，静置待CO₂充分渗透；

D、开启高压粉化舱控压装置，压力高于特定初压时，开启控制阀门和高压阀门，开始驱替；

E、当高压阀门位置开始稳定流水，关闭控制阀门和高压阀门，关闭控压装置，驱替完成；

F、通过驱动气源启动高压气泵系统；

G、高压气泵系统通过阀门与高压粉化舱控制阀门连接；

H、当压力表数值达到预设压力时，关闭控制阀门，关闭驱动气源和高压气泵系统；

I、引爆双层防爆片内的混合液体，高压粉化舱内的铁矿石被粉碎成铁矿粉，通过出料口排出铁矿粉。