CN107151737A - 一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法，其中系统包括：入料系统、闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、气基竖炉和炉顶废气循环系统和集成控制系统，本发明利用闪速磁化焙烧炉和气基竖炉进行耦合处理赤铁矿型难选铁物料，磨矿处理简单易行，而且磁化焙烧时间短，转化率高，产品成分均匀；同时整个系统工艺流程简单，将气基还原竖炉的废炉顶气经过处理后作为闪速磁化焙烧的原料气，充分利用了竖炉废炉顶气，尤其是H2的化学能，相比采用CO气体进行磁化焙烧的反应热力学和动力学条件，焙烧时间更短，效果更好，同时实现了赤铁矿型难选铁物料的回收利用，资源和能源的利用水平都显著提高。

Description

一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法
技术领域
本发明属于矿资源利用技术领域，涉及一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法，尤其涉及一种闪速磁化焙烧炉和气基竖炉耦合处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法。
背景技术
我国铁矿资源总量丰富，但由于优质铁矿资源匮乏、复杂难选铁矿石利用率低以及国内铁矿石生产企业产能不足，致使国内铁矿石产量远远无法满足钢铁企业的需求，多数大型钢铁企业不得不大量进口铁矿石。铁矿石对外依存度居高不下不仅对我国钢铁产业造成严重的影响，对国民经济的健康持续发展也构成了巨大威胁。除天然赋存的难选铁矿物之外，冶金和化工行业每年还会产生包括硫铁矿烧渣在内的大量含铁废渣。这种废渣中的铁主要以赤铁矿（Fe2O3）的形态存在。由于这种废渣颗粒很细，铁品位又低，难以直接作为炼铁原料，往往采取堆存处理，造成“放之不用，弃之可惜”的问题，而且对生态环境构成严重威胁。对于赤铁矿型难选铁物料（鲕状赤铁矿，褐铁矿，硫铁矿烧渣等），许多文献资料和生产实践都表明，磁化焙烧-磁选是回收其中铁资源的有效方法。磁化焙烧—磁选是指将铁矿石在一定温度和气氛条件下焙烧，使矿石中弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物，再利用铁矿物与脉石矿物之间的磁性差异进行磁选获得铁精矿。然而，传统的铁物料磁化焙烧方法，如块矿竖炉还原焙烧、回转窑还原焙烧和沸腾炉焙烧。块矿竖炉焙烧过程缓慢，还原不均；回转窑焙烧存在结圈、磁化缓慢、成分不均等问题；基于流态化技术的沸腾焙烧主要用于处理3-0mm或5-0mm的较粗颗粒物料，而且还原时间和产品质量依然没有达到理想程度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法，利用闪速磁化焙烧炉和气基竖炉进行耦合处理赤铁矿型难选铁物料，整个系统工艺流程简单，焙烧时间更短，效果更好，同时实现了赤铁矿型难选铁物料的回收利用，资源和能源的利用水平都显著提高。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提出了一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，包括：闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、气基竖炉和炉顶废气循环系统，其中，所述磁铁矿预处理系统与所述闪速磁化焙烧炉的磁铁矿出口相连；所述气基竖炉与所述磁铁矿预处理系统相连；所述炉顶废气循环系统与所述气基竖炉相连；所述磁铁矿预处理系统包括：依次相连的磁铁矿收集和出料装置、磨选装置、造球装置和球团焙烧炉，其中，所述磁铁矿收集和出料装置的入口与所述磁铁矿出口相连，所述球团焙烧炉的出口与所述气基竖炉的球团入口相连。
进一步的，所述炉顶废气循环系统包括：废气气基竖炉循环系统，所述废气气基竖炉循环系统与所述气基竖炉相连，用于将所述气基竖炉中还原产生的炉顶废气依次进行净化、加压和加热处理后，通入所述气基竖炉中循环使用。
进一步的，所述炉顶废气循环系统还包括：废气闪速磁化焙烧循环系统，所述废气闪速磁化焙烧循环系统分别与所述废气气基竖炉循环系统和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连，用于将净化后的所述炉顶废气进行组分含量调节后，通入所述闪速磁化焙烧炉中将赤铁矿型难选铁物料进行还原。
进一步的，所述废气气基竖炉循环系统包括：净化装置、加压装置Ⅰ和加热装置，其中，所述气基竖炉的炉顶气体出口、净化装置、加压装置Ⅰ、加热装置和所述气基竖炉的炉底气体入口依次相连。
进一步的，所述废气闪速磁化焙烧循环系统包括：气体混合罐、氮气源、二氧化碳源、加压装置Ⅱ、蒸汽锅炉和加热炉，其中，所述气体混合罐与所述净化装置相连，所述氮气源和二氧化碳源与所述气体混合罐相连，所述加压装置Ⅱ与所述气体混合罐相连，所述加热炉分别与所述加压装置Ⅱ和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连；所述蒸汽锅炉设置于所述加热炉与所述闪速磁化焙烧炉的气体入口相连的管路上。
进一步的，所述废气闪速磁化焙烧循环系统还包括：流量计和调节阀，所述流量计和调节阀设置于所述加热炉与所述闪速磁化焙烧炉的气体入口相连的管路上，用于调节进入所述闪速磁化焙烧炉的气体中的水蒸气含量。
进一步的，还包括：入料系统，用于将所述赤铁矿型难选铁物料进行磨选和干燥处理。
进一步的，还包括：集成控制系统，用于控制所述入料系统、闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、气基竖炉和炉顶废气循环系统。
进一步的，所述入料系统包括：依次相连的磨矿装置、干燥装置和进料仓，所述进料仓与所述闪速磁化焙烧炉的物料入口相连，用于将所述赤铁矿型难选铁物料进行磨选和干燥处理。
进一步的，所述废气闪速磁化焙烧循环系统还包括：多个气体流量调节阀，分别设于所述氮气源和二氧化碳源与所述气体混合罐相连的管路中、所述加压装置Ⅱ与所述气体混合罐相连的管路中。
进一步的，所述废气气基竖炉循环系统还包括：煤气源，所述煤气源与所述加压装置Ⅰ相连，用于维持所述气基竖炉中的还原气氛。
在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统进行赤铁矿型难选铁物料的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.闪速磁化焙烧：将干燥的粉状赤铁矿型难选铁物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，使赤铁矿还原为磁铁矿；
b.磁铁矿预处理：将经所述闪速磁化焙烧处理产生的磁铁矿依次进行磨选、造球和焙烧，得到干燥铁精矿球团；
c.气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化球团和气基竖炉炉顶废气；
d：气基竖炉炉顶废气循环利用：将所述气基竖炉炉顶废气通过炉顶废气循环系统进行处理和循环利用。
进一步的，所述方法具体包括以下步骤：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料进行磨矿至小于325目占比70-100%的粉状物料后进行干燥，送入闪速磁化焙烧炉中；
b.闪速磁化焙烧：将干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中在控制条件下进行还原，使赤铁矿还原为磁铁矿；
c.磨选：将所述磁铁矿产物磨矿，在600-800Oe下弱磁选，得到TFe 65%以上的高品位铁精矿后进行烘干；
d.造球：将所述铁精矿配加0.5-1.5%的粘结剂和0.5-1%的淀粉造球，得到铁精矿球团；
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1000-1300℃焙烧40-90min，得到干燥铁精矿球团；
f.气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化球团和气基竖炉炉顶废气；
g.气基竖炉炉顶废气循环利用：将所述气基竖炉炉顶废气净化后，部分经废气气基竖炉循环系统加压和加热处理后再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经废气闪速磁化焙烧炉循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中，用于磁化焙烧。
进一步的，所述方法还包括：步骤h：磁选：将所述金属化球团破碎到小于200目占比不低于90%，然后在600-800Oe下磁选，得到的磁性物即为海绵铁。
进一步的，所述步骤b中，所述控制条件为：闪速磁化焙烧的还原气压力0.15-0.3MPa，温度600-800℃，炉膛内气体流速0.5-3m/s，粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中的停留时间为30-90s；所述步骤f中，所述气基竖炉中的还原气为纯氢气、纯CO或CO+H2混合气体，还原气温度850-950℃，压力0.11-0.2MPa，供气流量1700-2200Nm3/h，所述干燥铁精矿球团在所述竖炉内的停留时间6-12h。
本发明至少包括以下有益效果：本发明利用闪速磁化焙烧炉和气基竖炉进行耦合处理赤铁矿型难选铁物料，磨矿处理简单易行，而且磁化焙烧时间短，转化率高，产品成分均匀；同时整个系统工艺流程简单，将气基还原竖炉的炉顶废气经过处理后作为闪速磁化焙烧的原料气，充分利用了竖炉炉顶废气，尤其是H2的化学能，相比采用CO气体进行磁化焙烧的反应热力学和动力学条件，焙烧时间更短，效果更好，同时实现了赤铁矿型难选铁物料的回收利用，资源和能源的利用水平都显著提高，不仅能够变废为宝，而且有利环保。
附图说明
图1为本发明处理赤铁矿型难选铁物料的系统结构示意图。
图2为本发明的方法流程图。
图3为CO(实线)和H2(虚线)还原铁氧化物的热力学平衡图。
其中，磨矿装置101、干燥装置102、进料仓103、闪速磁化焙烧炉2、气体混合罐301、氮气源302、二氧化碳源303、加压装置Ⅱ304、加热炉305、气体流量调节阀306、蒸汽锅炉307、流量计308、调节阀309、净化装置401、加压装置Ⅰ402、加热装置403、煤气源404、气基竖炉5、磁铁矿收集装置601、出料仓602、磨选装置603、造球装置604、球团焙烧炉605、破碎磁选装置7。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本发明的实施例，本发明提出了一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统，图1为本发明处理赤铁矿型难选铁物料的系统结构示意图，参照图1所示，包括：入料系统、闪速磁化焙烧炉2、磁铁矿预处理系统、炉顶废气循环系统、气基竖炉5和集成控制系统，其中，所述集成控制系统的具体类型不受限制，只要能够控制本发明所述处理赤铁矿型难选铁物料系统的整个工艺流程即可，具体为控制本发明所述的入料系统、闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、炉顶废气循环系统和气基竖炉，可以为PC操作界面控制，具体可以表现为通过PLC控制，可为无线或有线或者二者结合的方式进行控制。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述入料系统包括：依次相连的磨矿装置101、干燥装置102和进料仓103，所述进料仓与所述闪速磁化焙烧炉的物料入口相连，用于将所述赤铁矿型难选铁物料进行磨选和干燥处理后送入所述闪速磁化焙烧炉中。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述磁铁矿预处理系统包括：依次相连的磁铁矿收集和出料装置、磨选装置603、造球装置604和球团焙烧炉605，具体的，所述磁铁矿收集和出料装置包括：磁铁矿收集装置601和出料仓602；优选的，还可包括：烘干装置，其中，所述磁铁矿收集装置601的入口与所述闪速磁化焙烧炉的磁铁矿出口相连，所述烘干装置分别与所述磨选装置和造球装置相连，用于将经闪速磁化焙烧处理产生的磁铁矿产物依次进行磨选、烘干、造球和焙烧，得到干燥铁精矿球团，所述球团焙烧炉的出口与所述气基竖炉的球团入口相连，用于将所述干燥铁精矿球团进行还原，得到金属化球团。
根据本发明的实施例，本发明所述炉顶废气循环系统包括：废气气基竖炉循环系统和废气闪速磁化焙烧循环系统，其中，所述废气气基竖炉循环系统与所述气基竖炉相连；所述废气闪速磁化焙烧循环系统分别与所述废气气基竖炉循环系统和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述废气气基竖炉循环系统包括：净化装置401、加压装置Ⅰ402、加热装置403和煤气源404，其中，所述气基竖炉的炉顶气体出口、净化装置、加压装置Ⅰ、加热装置与所述气基竖炉的炉底气体入口依次相连，用于将所述气基竖炉中还原产生的炉顶废气依次进行净化、加压和加热处理后再次通入所述气基竖炉中循环使用，所述煤气源与所述加压装置Ⅰ相连，当炉顶废气经过多次循环使用后，由于所述竖炉内冷却段的N2会向还原段渗漏，造成炉顶废气的有效气体含量（CO+H2）降低，还原性变差，因此会作为废气排出炉外，同时在入炉气体的加压段补充新鲜煤气以维持正常的炉内还原气氛。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述废气闪速磁化焙烧循环系统包括：气体混合罐301、氮气源302、二氧化碳源303、加压装置Ⅱ304、加热炉305、蒸汽锅炉307、流量计308、调节阀309和多个气体流量调节阀306，其中，所述气体混合罐与所述净化装置相连，所述氮气源和二氧化碳源与所述气体混合罐相连且在其连接管路中均设有所述气体流量调节阀，所述加压装置Ⅱ与所述气体混合罐相连且在其管路中设有所述气体流量调节阀，所述加热炉分别与所述加压装置Ⅱ和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连，用于将净化后的所述炉顶废气进行组分含量调节后，通入所述闪速磁化焙烧炉中将赤铁矿型难选铁物料进行还原；所述蒸汽锅炉、流量计和调节阀设于所述加热炉与所述闪速磁化焙烧炉的气体入口相连的管路中，用于调节进入所述闪速磁化焙烧炉的气体中的水蒸气含量。
根据本发明的一些实施例，本发明还可包括破碎磁选装置7，所述破碎磁选装置与所述气基竖炉的球团出口相连，将所述竖炉中还原得到的金属化球团破碎到小于200目占比不低于90%，然后在600-800Oe下磁选，得到的磁性物即为TFe 为92%以上的海绵铁，尾渣排出收集处理。实现了赤铁矿型难选铁物料的回收利用，资源和能源的利用水平都显著提高。
根据本发明的一些实施例，本发明所述气基竖炉产生的炉顶废气中的主要气体成分为CO、CO2、H2、N2和H2O，具有弱还原性，经所述废气闪速磁化焙烧循环系统调节后送入所述闪速磁化炉中，本发明所述赤铁矿型难选铁物料包括但不限为：鲕状赤铁矿，褐铁矿，镜铁矿、菱铁矿、TFe≥35%的硫铁矿烧或废渣等。
在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统进行赤铁矿型难选铁物料的处理方法，根据本发明的实施例，图2为本发明的方法流程图，参照图1和图2所示，包括以下步骤：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料经磨矿装置进行磨矿至小于325目占比70-100%的粉状物料后，经干燥装置进行干燥，再经进料仓送入闪速磁化焙烧炉中，根据本发明的一些实施例，本发明该步骤中的所述占比参数优选为80-90%。
根据本发明的一些实施例，本发明所述磨矿装置包括但不限于球磨机、棒磨机和雷蒙磨等。
b.闪速磁化焙烧：将磨矿干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，其中，通过所述集成控制系统调温调压后，闪速磁化焙烧的还原气压力0.15-0.3MPa，温度600-800℃，炉膛内气体流速0.5-3m/s，粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中的停留时间为30-90s，闪速磁化焙烧的目的是将弱磁性赤铁矿(Fe2O3)还原为强磁性磁铁矿(Fe3O4)，产生的尾气通过磁铁矿收集装置排出。
根据本发明的一些实施例，图3为CO(实线)和H2(虚线)还原铁氧化物的热力学平衡图，参照图3所示，为了使所述闪速磁化焙烧炉中的铁氧化物被还原为Fe3O4并稳定存在，CO+H2混合气体进行还原磁化焙烧，在600-800℃范围内，选取600℃、700℃、750℃和800℃下Fe3O4热力学稳定区对应的气体成分及含量如表1所示。以CO+CO2体系为例进行描述为：600℃下CO体积分数上限为42%，即600℃下要使Fe3O4维持热力学稳定态，CO体积分数必须低于42%，相应的，700℃下CO体积分数上限为36%，700℃下Fe3O4稳定存在的热力学条件是CO体积分数必须小于36%，750℃下CO体积分数上限为33%，750℃下CO体积分数必须小于33%，800℃下CO体积分数上限为27%，800℃下CO体积分数必须小于27%；H2+H2O体系与此完全类似，不再进行赘述。
表1 Fe3O4稳定区对应的温度和气体含量范围/vol%
。
c.磨选：将所述磁铁矿产物经磨选装置磨矿至小于325目占比80-100%，在600-800Oe下弱磁选，得到TFe 65%以上的高品位铁精矿后通过烘干装置进行烘干。
d.造球：将所述铁精矿配加0.5-1.5%的粘结剂和0.5-1%的淀粉在所述造球装置中混合造球，得到直径为8-12mm的铁精矿球团。
根据本发明的一些实施例，本发明所述粘结剂包括但不限于膨润土，加入淀粉的目的是为了保证球团的气孔率不低于20%，满足气基竖炉还原的要求。
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1000-1300℃焙烧40-90min，优选为1100-1200℃焙烧40-80min，得到干燥铁精矿球团。
f. 气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化率90%以上的金属化球团，所述干燥铁精矿球团在所述竖炉内的停留时间6-12h。
g.气基竖炉炉顶废气循环利用：将还原产生的炉顶废气净化后，部分经所述废气气基竖炉循环系统加压和加热处理后与通入的新鲜煤气混合再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经所述废气闪速磁化焙烧循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中，用于磁化焙烧还原，其中，所述调节后的进入所述闪速磁化焙烧炉中用于还原的气体成分范围如下表2所示。
表 2 闪速磁化焙烧炉的调节后的入炉气体成分范围/%
组分 CO CO2 H2 H2O(g) N2
含量/% 3~15 50~65 3~10 25~30 余量
根据本发明的一些实施例，本发明所述气基竖炉中，还原气温度850-950℃，压力0.11-0.2MPa，还原气可以采用纯氢气、纯CO或CO+H2混合气体。若采用混合气体，要求体积分数CO+H2≥90%，同时混合气体中加入CH4≤4%，还原气氧化度(CO2+H2O/(CO+H2+CO2+H2O)≤5%，供气流量1700-2200Nm3/h，本发明所述气基竖炉还原后产生的炉顶废气经净化后的主要成分如下表3所示。
表 3 气基竖炉炉顶废气的成分/vol%
组分 CO CO2 H2 N2 H2O(g)
含量/% 30~50 15~30 15~30 5~10 2~5
根据本发明的一些实施例，结合表2和表3，所述气基竖炉还原后产生的炉顶废气经净化后，需要利用本发明的废气闪速磁化焙烧循环系统加以调节来满足闪速磁化焙烧的要求，具体的，可通过氮气源、二氧化碳源、加压装置Ⅱ、加热炉、调节阀和蒸汽锅炉对CO、CO2、H2、N2和H2O的成分含量进行调节，通过所述集成控制系统控制气体流速进而控制所述步骤b中的粉状物料在磁化焙烧炉内的停留时间，所述步骤b中闪速磁化焙烧炉调节之后的还原气成分(体积分数)如上表2所示，调节条件为：气体压力0.15-0.2MPa，温度700-750℃，炉膛内气体流速1-2m/s，物料在炉内停留40-70s。
根据本发明的一些实施例，结合表1的 Fe3O4稳定区对应的温度和气体含量范围和表3的炉顶废气成分，可以将所述闪速磁化焙烧的入炉气体控制为表2所示的成分。同时，表2的气体成分范围必须满足表1中相应成分的含量上限要求，由于气基竖炉排出的尾气中含有较高的CO和H2，还原性太强，不能满足闪速磁化焙烧的入炉要求，所以需要经过成分调整，使其满足表1的要求.对于表2的成分范围，最大值CO/(CO+CO2)=15/(15+50)=23.08%<27%(800℃的CO含量上限)。最大值H2/(H2+H2O)=28.57%<30%(800℃的H2含量上限)。经过以上验证可知，表2的成分范围完全满足表1中600~800℃相应体系的气体成分要求。
h.磁选：将所述金属化球团破碎到小于200目占比不低于90%，然后在600-800Oe下磁选，得到的磁性物即为TFe 为92%以上的海绵铁。
实施例1：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料经雷蒙磨进行磨矿至小于325目占比80%后，经干燥装置进行干燥，再经进料仓送入闪速磁化焙烧炉中。
b.闪速磁化焙烧：将磨矿干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，其中，闪速磁化焙烧的还原气压力0.15MPa，温度700℃，炉膛内气体流速1m/s，闪速磁化焙烧炉的调节后的入炉气体体积分数为：CO 5%，CO2 60%，H2 6%，H2O(g) 25%，N2 4%；粉状物料在磁化焙烧炉内的停留时间为40s。
c.磨选：将所述磁铁矿产物磨矿至小于325目占比80%，在600Oe下进行弱磁选，磁性物经过分析，得到TFe 67%的高品位铁精矿后通过烘干装置进行烘干。
d.造球：将所述铁精矿配加0.5%的粘结剂和0.5%的淀粉造球，得到直径为8mm的铁精矿球团直径。
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1100℃焙烧40min得到干燥铁精矿球团。
f. 气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化率90%以上的金属化球团，还原气温度850℃，压力0.11MPa，还原气采用CO+H2混合气体，体积分数CO+H2=92%，同时混合气体中加入CH4≤4%，还原气氧化度(CO2+H2O/(CO+H2+CO2+H2O)≤5%，供气流量1700Nm3/h，所述干燥铁精矿球团在所述竖炉内的停留时间6h。
g. 气基竖炉炉顶废气循环利用：将还原产生的炉顶废气净化后，部分经加压和加热处理后与通入的新鲜煤气混合再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经所述废气闪速磁化焙烧循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中。
h.磁选：将所述金属化球团破碎到小于200目占比90%，然后在600Oe下磁选，得到的磁性物即为TFe 为95%的海绵铁产品。
实施例2：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料经雷蒙磨进行磨矿至小于325目占比85%后，经干燥装置进行干燥，再经进料仓送入闪速磁化焙烧炉中。
b.闪速磁化焙烧：将磨矿干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，其中，闪速磁化焙烧的还原气压力0.15MPa，温度750℃，炉膛内气体流速1.5m/s，闪速磁化焙烧炉的调节后的入炉气体体积分数为：CO 10%，CO2 55%，H2 5%，H2O(g) 30%；粉状物料在磁化焙烧炉内的停留时间为50s。
c.磨选：将所述磁铁矿产物磨矿至小于325目占比85%，在700Oe下进行弱磁选，磁性物经过分析，得到TFe 62%的高品位铁精矿后通过烘干装置进行烘干。
d.造球：将所述铁精矿配加1%的粘结剂和0.5%的淀粉造球，得到直径为10mm的铁精矿球团。
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1200℃焙烧60min得到干燥铁精矿球团。
f. 气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化率90%以上的金属化球团，还原气温度900℃，压力0.15MPa，还原气采用CO+H2混合气体，体积分数CO+H2=95%，同时混合气体中加入CH4≤4%，还原气氧化度(CO2+H2O/(CO+H2+CO2+H2O)≤5%，供气流量1900Nm3/h，所述干燥铁精矿球团在所述竖炉内的停留时间9h。
g. 气基竖炉炉顶废气循环利用：将还原产生的炉顶废气净化后，部分经加压和加热处理后与通入的新鲜煤气混合再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经所述废气闪速磁化焙烧循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中。
h.磁选：将所述金属化球团破碎到小于200目占比92%，然后在700Oe下磁选，得到的磁性物即为TFe 为94%的海绵铁产品。
实施例3：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料经雷蒙磨进行磨矿至小于325目占比100%后，经干燥装置进行干燥，再经进料仓送入闪速磁化焙烧炉中。
b.闪速磁化焙烧：将磨矿干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，其中，闪速磁化焙烧的还原气压力0.2MPa，温度800℃，炉膛内气体流速2m/s，闪速磁化焙烧炉的调节后的入炉气体体积分数为：CO 15%，CO2 50%，H2 7%，H2O(g) 25%，N23%；粉状物料在磁化焙烧炉内的停留时间为70s。
c.磨选：将所述磁铁矿产物磨矿至小于325目占比100%，在800Oe下进行弱磁选，磁性物经过分析，得到TFe 63%的高品位铁精矿后通过烘干装置进行烘干。
d.造球：将所述铁精矿配加1.5%的粘结剂和1%的淀粉造球，得到直径为12mm的铁精矿球团。
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1200℃焙烧80min得到干燥铁精矿球团。
f. 气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化率90%以上的金属化球团，还原气温度950℃，压力0.2MPa，还原气采用CO+H2混合气体，体积分数CO+H2=94%，同时混合气体中加入CH4≤4%，还原气氧化度(CO2+H2O/(CO+H2+CO2+H2O)≤5%，供气流量2200Nm3/h，所述干燥铁精矿球团在所述竖炉内的停留时间12h。
g. 气基竖炉炉顶废气循环利用：将还原产生的炉顶废气净化后，部分经加压和加热处理后与通入的新鲜煤气混合再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经所述废气闪速磁化焙烧循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中。
h.磁选：将所述金属化球团破碎到小于200目占比95%，然后在800Oe下磁选，得到的磁性物即为TFe 为95%的海绵铁产品。
发明人发现，根据本发明的处理赤铁矿型难选铁物料的系统和方法，利用闪速磁化焙烧炉和气基竖炉进行耦合处理赤铁矿型难选铁物料，磨矿处理简单易行，而且磁化焙烧时间短，转化率高，产品成分均匀；同时整个系统工艺流程简单，将气基还原竖炉的炉顶废气经过处理后作为闪速磁化焙烧的原料气，充分利用了竖炉炉顶废气，尤其是H2的化学能，相比采用CO气体进行磁化焙烧的反应热力学和动力学条件，焙烧时间更短，效果更好，同时实现了赤铁矿型难选铁物料的回收利用，不仅能够变废为宝，提高资源利用水平，而且有利环保。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，包括：闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、气基竖炉和炉顶废气循环系统，其中，
所述磁铁矿预处理系统与所述闪速磁化焙烧炉的磁铁矿出口相连；
所述气基竖炉与所述磁铁矿预处理系统相连；
所述炉顶废气循环系统与所述气基竖炉相连；
所述磁铁矿预处理系统包括：依次相连的磁铁矿收集和出料装置、磨选装置、造球装置和球团焙烧炉，其中，所述磁铁矿收集和出料装置的入口与所述磁铁矿出口相连，所述球团焙烧炉的出口与所述气基竖炉的球团入口相连。
2.根据权利要求1所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，所述炉顶废气循环系统包括：废气气基竖炉循环系统，所述废气气基竖炉循环系统与所述气基竖炉相连，用于将所述气基竖炉中还原产生的炉顶废气依次进行净化、加压和加热处理后，通入所述气基竖炉中循环使用。
3.根据权利要求1所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，所述炉顶废气循环系统还包括：废气闪速磁化焙烧循环系统，所述废气闪速磁化焙烧循环系统分别与所述废气气基竖炉循环系统和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连，用于将净化后的所述炉顶废气进行组分含量调节后，通入所述闪速磁化焙烧炉中将赤铁矿型难选铁物料进行还原。
4.根据权利要求2所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，所述废气气基竖炉循环系统包括：净化装置、加压装置Ⅰ和加热装置，其中，所述气基竖炉的炉顶气体出口、净化装置、加压装置Ⅰ、加热装置和所述气基竖炉的炉底气体入口依次相连。
5.根据权利要求3所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，所述废气闪速磁化焙烧循环系统包括：气体混合罐、氮气源、二氧化碳源、加压装置Ⅱ、蒸汽锅炉和加热炉，其中，所述气体混合罐与所述净化装置相连，所述氮气源和二氧化碳源与所述气体混合罐相连，所述加压装置Ⅱ与所述气体混合罐相连，所述加热炉分别与所述加压装置Ⅱ和闪速磁化焙烧炉的气体入口相连；所述蒸汽锅炉设置于所述加热炉与所述闪速磁化焙烧炉的气体入口相连的管路上。
6.根据权利要求5所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，所述废气闪速磁化焙烧循环系统还包括：流量计和调节阀，所述流量计和调节阀设置于所述加热炉与所述闪速磁化焙烧炉的气体入口相连的管路上，用于调节进入所述闪速磁化焙烧炉的气体中的水蒸气含量。
7.根据权利要求1所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，还包括：入料系统，用于将所述赤铁矿型难选铁物料进行磨选和干燥处理。
8.根据权利要求1所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统，其特征在于，还包括：集成控制系统，用于控制所述入料系统、闪速磁化焙烧炉、磁铁矿预处理系统、气基竖炉和炉顶废气循环系统。
9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的处理赤铁矿型难选铁物料的系统进行赤铁矿型难选铁物料的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.闪速磁化焙烧：将干燥的粉状赤铁矿型难选铁物料在所述闪速磁化焙烧炉中进行还原，使赤铁矿还原为磁铁矿；
b.磁铁矿预处理：将经所述闪速磁化焙烧处理产生的磁铁矿依次进行磨选、造球和焙烧，得到干燥铁精矿球团；
c.气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化球团和气基竖炉炉顶废气；
d：气基竖炉炉顶废气循环利用：将所述气基竖炉炉顶废气通过炉顶废气循环系统进行处理和循环利用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
a.磨矿：将赤铁矿型难选铁物料进行磨矿至小于325目占比70-100%的粉状物料后进行干燥，送入闪速磁化焙烧炉中；
b.闪速磁化焙烧：将干燥后的粉状物料在所述闪速磁化焙烧炉中在控制条件下进行还原，使赤铁矿还原为磁铁矿；
c.磨选：将所述磁铁矿产物磨矿，在600-800Oe下弱磁选，得到TFe 65%以上的高品位铁精矿后进行烘干；
d.造球：将所述铁精矿配加0.5-1.5%的粘结剂和0.5-1%的淀粉造球，得到铁精矿球团；
e.焙烧：将所述铁精矿球团送入球团焙烧炉中，在1000-1300℃焙烧40-90min，得到干燥铁精矿球团；
f. 气基竖炉还原：将所述干燥铁精矿球团送入气基竖炉中还原，得到金属化球团和气基竖炉炉顶废气；
g. 气基竖炉炉顶废气循环利用：将所述气基竖炉炉顶废气净化后，部分经废气气基竖炉循环系统加压和加热处理后再次送入所述气基竖炉中循环使用，另一部分经废气闪速磁化焙烧炉循环系统调温调压进行气体组分含量调节后送入所述闪速磁化焙烧炉中，用于磁化焙烧。
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