CN110195155A - 一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺及其装置，工艺包括铁矿石筛分粒级、燃料的干燥研磨、物料焙烧浅度氢冶金、高温物料降温、冷态焙烧矿干磨干选得到铁精矿；装置包括回转窑、给料装置、无氧冷却装置和除尘装置，给料装置包括铁矿石分级装置和原煤分级装置。本发明的工艺耗能低，产能大幅提升，浅度氢冶金的反应温度点低，热量的使用效率提高，并实现了煤的脱水及热解过程与铁矿石脱水及浅度氢冶金过程在热态下高度集成。Fe2O3的还原以H2为主力还原剂的浅度氢冶金过程，达到铁矿石磁化焙烧过程本质节能与本质减排的目的。
Description
技术领域
本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺及其装置。
背景技术
铁矿石资源中，褐铁矿、菱铁矿、沉积型赤铁矿采用常规选矿技术难以有效利用，采用磁化焙烧工艺将其转化为强磁性铁矿物，再通过弱磁选工艺将其中的含铁物料与脉石进行分离是提高这类铁矿资源利用率的有效途径。目前，国内外常见的铁矿石磁化焙烧技术主要为回转窑工艺。
传统的回转窑工艺主要处理入炉粒级为0-15mm的铁矿石，即0-15mm粉矿全粒级均从回转窑入料端入窑。前苏联在1962年建成30台φ3.6×50m的回转窑，用于处理克里沃罗格氧化铁矿石；我国从上世纪60年代开始，就有一些专业机构对白八街铁矿石、柳钢屯秋铁矿石、酒钢镜铁矿等难处理铁矿石进行了半工业或工业回转窑磁化焙烧试验研究及工业化实践。
目前，国内已经建成并投运的回转窑大约有20余台，技术背景均为长沙矿冶研究院，其采用的焙烧工艺为0-15mm铁矿石及还原煤均从回转窑入料端加入。他们错误地认为：铁矿石磁化焙烧的温度条件很低，在用原煤作还原剂的条件下，600℃左右即可以完成，因此国内磁化焙烧回转窑的设计还原温度即料温均在700-750℃；铁矿石还原过程的主反应为固体C与Fe2O3的固固反应而生成Fe3O4和CO，后续参加反应的还原气体CO以此为主要来源。由于固固反应的局限性很大，只有相互接触的两个颗粒之间才会发生，为满足铁矿石中Fe2O3所需的还原性气氛，上述工艺只能采用较高的还原剂即原煤配比，其配比高达6-8%。
物料在回转窑内翻滚行进及受热升温过程中，单体颗粒物料表面会同时接受辐射、对流、传导三种方式的传热量，而单体颗粒表面向芯部的热传递仅为传导传热。0-15mm铁矿石进入回转窑后，就单体铁矿石颗粒的升温过程而言，其表面首先受热升温，然后逐渐向芯部传热，粒度细的升温时间很短，粒度越大所需的升温时间越长。任何一粒颗粒铁矿石整体达到一定的温度即达到500-900℃是其所含Fe2O3被还原成Fe3O4最起码的冶金热力学条件，在料层内部还原性气氛相对稳定的条件下，温度越高，其冶金动力学条件越好被还原的速度就越快。细粒铁矿石及粗粒铁矿石的表层所需的还原时间很短，而粗粒铁矿石的芯部所需的还原时间很长。若要缩短颗粒铁矿石还原时间，首先要解决传热问题，而缩短传热时间的途径只有提高颗粒铁矿石内外温度梯度，即提高颗粒铁矿石表面的温度，在较高温度条件下，粗粒铁矿石芯部升温速度会有一定程度的提高，但粗粒铁矿石表层及细粒铁矿石温度将更高，在1000℃左右局部高温的环境下，Fe3O4很容易进一步被还原为FeO，FeO会与铁矿石中的SiO2发生一系列复杂的化学反应生成多种低熔点化合物，加剧回转窑“结圈”。为缓解回转窑“结圈”、保证回转窑稳定运行，目前采用的常规解决方式，只能降低窑内铁矿石焙烧温度，如：陕西柞水大西沟回转窑实际运行还原温度仅在650℃左右，被迫延长铁矿石升温及还原时间，降低产能；即便如此，焙烧矿整体质量差，即细粒铁矿石过还原、粗粒铁矿石欠还原问题仍很严重，金属回收率普遍偏低。
我们通过试验研究发现，传统的回转窑磁化焙烧工艺中，一定温度下固态的C与Fe2O3反应产出的CO，实际上仅为铁矿石磁化焙烧过程还原Fe2O3生成Fe3O4和CO2的一少部分还原剂；这部分CO2和C发生气化反应也会生成CO，由于焙烧温度低，远未达到该反应剧烈进行的800℃，远远没有发挥CO2的作用，因此，这部分CO的量也很少。由于还原用原煤是在回转窑入料端加入窑内的，它在升温至500℃之前热解所析出的挥发份在溢出料层后，将做燃料使用，这部分挥发份占到原煤充分热解析出挥发份总量的60%左右，其中的H2几乎不会还原铁矿石中的Fe2O3。只有在原煤升温至500℃以上时热解所析出挥发份中的H2才会对铁矿石中的Fe2O3进行还原，因为，此时的温度条件已经达到了Fe2O3可以被还原的冶金热力学条件。即便如此，H2仍然是铁矿石磁化焙烧过程最主要的还原剂，这也是传统的回转窑磁化焙烧工艺中，还原用原煤配比很高的原因所在。
为提高产能、降低能耗，一些机构对传统的回转窑工艺也做过一些改造工作，但均未取得理想的效果。例如，为提高对还原煤的利用率，采取部分还原用原煤从出料端直接喷入回转窑焙烧区，部分仍随铁矿石从回转窑入料端加入方式进行焙烧，部分还原用原煤直接喷入回转窑焙烧区确实可以提高煤的利用率，但挥发份在该区域料层内热解析出后，过度提高了料层内部的还原性气氛，即过度提高了料层内部的气相体量和H2的含量，增加了铁矿石的过还原趋势；同时，大量的可燃气体集中溢出料层表面进入回转窑燃烧空间充当燃料，使得该区域温度进一步升高，加剧了窑内“结圈”，并没有从根本上解决回转窑生产顺行及焙烧矿质量提升问题。
传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺存在产能低、能耗高、焙烧矿质量差、及窑内“结圈”等问题，究其原因是未能找出还原剂的主要出处，没有合理控制住回转窑焙烧区料层内的还原性气氛，偏离了铁矿石中Fe2O3被还原为Fe3O4的冶金热力学范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺及其装置，以解决传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺产能低、能耗高、焙烧矿质量差、入窑矿石粒度范围窄及窑内“结圈”等问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，包括如下步骤：
（1）将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级；将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级；进入回转窑浅度氢冶金焙烧区热态料层的任何一颗粒煤在升温过程中，都是其表面先接受周边高温物料的辐射传热，其表面接受的热量再向芯部传导，在辐射、对流和传导三种传热方式中，传导是最慢的；因此粒煤在升温过程中，深层及芯部的温度会滞后于表面及浅层，而且，煤粒度越大，滞后的时间越长，本发明为提高对H2的有效利用率，通过调整粒煤的粒级范围来控制料层内H2逸出速度，粒煤粒度一般选择在5-25mm；
（2）对0-5mm高挥发份煤进行干燥，将其水份含量控制在6%以下后研磨至粒度-200目占50-65%，从回转窑出料端喷吹入主燃烧器内作为回转窑的加热燃料；
（3）将回转窑内燃烧空间的温度控制在950-1050℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑的入料端加入，在窑时间20-30min，最高焙烧及物料温度控制在800-900℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别喷吹至回转窑的焙烧区前段和中段，在窑时间10-18min，最高焙烧及物料温度控制在760-800℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑的焙烧区后段，在窑时间5-8min，最高焙烧及物料温度控制在700-750℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑入料端加入，在回转窑内翻滚行进中受热升温，当其温度升高到100℃以上时，机械H2O脱除干净，其温度升高到200-300℃时化合H2O开始脱除，当温度达到500℃以上时，菱铁矿开始分解生成Fe3O4同时放出CO气体，CO参与对Fe2O3的还原反应，当铁矿石行进到回转窑氢冶金浅度焙烧区前段时，其温度将达到800℃左右；从回转窑出料端将中粒铁矿石以及占铁矿石总量的2-3%的5-25mm高挥发份粒煤分别沿窑长方向按工艺需求，喷吹分布到浅度氢冶金焙烧区前段及中段，随高温粗粒铁矿石翻滚进入料层并实现均匀混合，进入回转窑浅度氢冶金焙烧区前段及中段料层内的3-10mm中粒铁矿石、5-25mm高挥发份粒煤温度迅速升高，它们所含的H2O除少量直接进入烟气外，大部分将在料层内受热析出到热态料层空隙中，H2O会有一部分在热态下气化活性颗粒碳和呆滞碳产生H2和CO，由于化学反应的选择性，CO将溢出料层做燃料使用，H2将参与浅度氢冶金过程，同时3-10mm中粒铁矿石中菱铁矿分解生成Fe3O4并产生CO气体，这部分CO参与对中粒铁矿石中Fe2O3的还原反应；5-25mm高挥发份粒煤热解释放出挥发份，在热态料层内经二次及多次热解产生含H2量较高的气体及活性颗粒碳，上述反应产出的H2会还原铁矿石中Fe2O3生成Fe3O4和H2O，部分H2O再与料层中活性颗粒碳或呆滞碳进行碳气化反应生成H2和CO，H2再作为还原剂还原Fe2O3……，从而形成耦合效应，实现后续入窑物料脱水、煤的热解过程与铁矿石浅度冶金还原过程在热态下的高度集成，而CO则从料层中溢出后进入燃烧空间作为燃料利用；将0-3mm细细粒铁矿石加入到氢冶金浅度焙烧区后段，在窑内翻滚行进过程中与来自氢冶金浅度焙烧区中段的高温物料充分混合，其受热升温，部分H2O与料层中的炽热的活性颗粒碳或呆滞炭进行碳气化反应产出H2和CO，H2作为还原剂还原铁矿石中Fe2O3生成Fe3O4和H2O，部分H2O再与料层内的碳进行碳气化反应产出H2和CO，H2再作为还原剂还原铁矿石中Fe2O3，从而形成耦合效应，其中的菱铁矿分解生成Fe3O4同时产生CO气体，这部分CO参与对0-3mm细细粒铁矿石中Fe2O3的还原反应；通过碳气化反应产生的CO则从料层中溢出后进入燃烧空间作为燃料利用，因此，细粒铁矿石在料层内析出的H2O，直接主导了该段的浅度氢冶金过程；
（4）对步骤（3）得到高温物料先降温至400℃以下，得到热风，再降温至150℃以下后排出；
（5）对步骤（4）得到的冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
步骤（3）中所述喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%。由于进入回转窑的物料中高挥发份煤及呆滞炭的比例仅在2-3%，因此在回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部产生的H2O只有其中的一部分有机会气化C，另一部分存在于料层内部时降低了气相中H2的含量，即降低了料层内部气相的还原性，这对抑制Fe3O4被还原产生FeO，即防止铁矿石的过还原起到了至关重要的作用。
所述步骤（4）中先采用无氧冷却装置降温至400℃以下，再采用水冷间接换热降温至150℃以下。
步骤（4）中所述降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用。
步骤（1）中所述铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%。
步骤（1）中所述高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上。
一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺使用的装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的给料装置、无氧冷却装置和除尘装置，所述给料装置包括铁矿石分级装置和原煤分级装置，铁矿石分级装置包括铁矿粒度分级机和分别与铁矿粒度分级机出料端连接的0-3mm细粒收集装置、3-10mm中粒收集装置和10-30mm粗粒收集装置，0-3mm细粒收集装置和3-10mm中粒收集装置分别与回转窑的出料端连通，10-30mm粗粒收集装置与回转窑的入料端连通，原煤分级装置包括原煤粒度分级机和分别与原煤粒度分级机出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置和5-25mm高挥发份煤收集装置，5-25mm高挥发份煤收集装置与回转窑的出料端连通，0-5mm高挥发份煤收集装置通过干燥机和干磨机与回转窑的出料端连通；无氧冷却装置的出料端依次设置干磨机和干式磁选机。粒度分级机采用辊筛、振动筛；无氧冷却装置采用间接空水冷却机。
所述回转窑上设置窑背风机。窑背风机将常温空气沿窑长方向按工艺需求供入到窑内，可在调整窑内温度沿窑长方向合理分布的同时，将回转窑内燃烧空间内烟气中的可燃气体处置干净。
所述无氧冷却装置的热风出口与回转窑之间连通。
所述回转窑与除尘装置之间设置掺冷风装置。回转窑排出烟气的温度一般控制在160-200℃，在达到200℃以上时，须通过控制掺冷风装置的旁路风管掺入一定比例的冷空气，将进入除尘系统的烟气温度控制到200℃以下。
本发明设计原理分析：
将粒度30mm以下铁矿石分为10-30mm粗粒、3-10mm中粒和0-3mm细粒三个粒级。将粗粒铁矿石从回转窑入料端加入，将中粒铁矿石喷吹到回转窑浅度氢冶金焙烧区的前段和中段，将细粒铁矿石加入到回转窑浅度氢冶金焙烧区后段；同时将5-25mm粒状高挥发份煤喷吹到回转窑浅度氢冶金焙烧区的前段和中段。在回转窑浅度氢冶金焙烧区的高温混合料层中，由于煤受热裂解产生H2，H2还原Fe2O3生成Fe3O4和H2O，H2O又气化C产出新的H2，H2再还原Fe2O3......，产生耦合效应，实现铁矿石浅度氢冶金过程。
回转窑浅度氢冶金焙烧区：粗粒铁矿石入窑后在窑内翻滚行进过程中受热，温度不断升高，在其行进到回转窑窑体中端时，料温将达到800℃左右；中粒铁矿石和粒煤分别从回转窑出料端喷入，沿窑长方向按工艺需求分布到窑体中端至后端各处，随高温粗粒铁矿石翻滚行进并均匀混合；细粒铁矿石从回转窑出料端加入，沿窑长方向按工艺需求分布到窑体后端至出料端各处，随物料翻滚进入料层并与其他物料均匀混合。在回转窑的中端到出料端这一区域，形成了由铁矿石、粒煤及呆滞炭混合构成的热态料层，在热态料层内一定会发生以Fe2O3中的氧元素、粒煤中的氢元素、呆滞炭中的碳元素联合主导的以煤热解过程、水气化碳过程、Fe2O3浅度还原过程在热态下高度集成的浅度氢冶金过程；在这一区域存在的含有活性颗粒碳的呆滞炭为该区域前段进入料层的粒煤经热解后在中后段所形成的。回转窑内发生这一浅度氢冶金过程所存在的空间，我们将其称为回转窑浅度氢冶金焙烧区。
煤热解过程：煤基浅度氢冶金过程的还原剂采用高挥发份煤，煤在350-400℃时，即开始热解成富碳的呆滞碳和富氢的挥发份，富氢的挥发份中包括焦油、苯、萘、烷、烯、烃类等大分子量气体和H2、H2O、CO、CO2、H2S等小分子量气体；在回转窑浅度氢冶金焙烧区的热态料层空间内，温度达到500℃以上时，焦油、苯、萘、烷、烯、烃类等大分子量气体会产生二次及多次热解，产生的气体产物以H2为主，同时产出固体活性颗粒碳。
任何一颗粒煤从出料端喷入到回转窑浅度氢冶金焙烧区料层表面过程中，由于粒煤表面温度的迅速升高，其表面会有少量挥发份析出，进入回转窑燃烧空间再热解后作为燃料使用；当它下落到料层表面后，随焙烧物料翻滚行进会迅速进入料层内部与周边高温物料接触，其表层及浅层在升温过程中释放的挥发份会进入到高温料层空隙中，经热解产生H2及活性颗粒碳，H2将在热态下直接作为还原Fe2O3的还原剂，而活性颗粒碳会粘附在铁矿石或粒煤的表面。
进入到回转窑浅度氢冶金焙烧区热态料层内部的任何一颗粒煤的表面及浅层会首先受热升温，形成一个高温区，温度达到800℃左右，其芯部由浅至深的任何部位都将经历一个升温过程，当某处温度达到350-400℃时，该处的煤开始热解释放出挥发份，挥发份在溢出过程中经过粒煤表面及浅层高温区时，都会发生二次及多次热解生成以H2为主的小分子气体及活性颗粒碳，H2溢出该粒煤表面进入到高温料层空隙中将作为还原剂将铁矿石中Fe2O3还原成Fe3O4并生成H2O，活性颗粒碳将停留在该粒煤生成的呆滞粒炭的表面及浅层。
进入到回转窑浅度氢冶金焙烧区前段或中段料层内部的粒煤，其热解产生的H2将在热态下直接作为还原Fe2O3的还原剂，产生的带有活性颗粒碳的高温呆滞粒炭会随料层翻滚行进到中段及后段。
回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部的煤热解氢还原过程：在褐煤等高挥发份煤中，氢元素含量一般为4-5%，通过煤的热解获得的H2中能有80%左右用于还原铁矿石，这部分H2可将铁矿石中50%左右的Fe2O3还原成Fe3O4，我们将这一过程称为“煤热解氢浅度还原过程”。
回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部的碳气化氢还原过程：煤热解产生的H2还原Fe2O3产生了H2O，H2O又与带有活性颗粒碳的高温呆滞粒炭进行碳气化反应生成H2和CO，H2再作为还原剂还原Fe2O3，再生成的H2O又会气化碳生成新的H2和CO......，产生耦合效应。由于化学反应的选择性，这个过程所生成的CO只有少部分参加还原Fe2O3的反应，大部分将排出料层进入燃烧空间作为燃料使用，通过这一过程又可以将铁矿石中50%左右的Fe2O3还原转化成Fe3O4，我们将这一过程称为“碳气化氢浅度还原过程”。
由各种物料带入回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部的H2O所发挥的重要作用：进入回转窑的所有物料都含有化合H2O和机械H2O，其中：粗粒铁矿石在进入回转窑浅度氢冶金焙烧区之前，其温度已上升至800℃左右，其H2O被全部脱除进入到烟气中，这部分H2O不参与浅度氢冶金过程；中粒铁矿石和粒煤由于直接进入到回转窑浅度氢冶金焙烧区的前段和中段，它们所含的H2O除少量直接进入烟气外，大部分将在料层内受热析出到热态料层空隙中；细粒铁矿石由于直接进入到回转窑浅度氢冶金焙烧区的后段，其H2O大部分也将在料层内受热析出到热态料层空隙中。上述物料在回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部析出的H2O，会气化热态下的活性颗粒碳和呆滞碳产生H2和CO，由于化学反应的选择性，CO将溢出料层做燃料使用，H2将参与浅度氢冶金过程；特别是在回转窑浅度氢冶金焙烧区后段，细粒铁矿石在料层内析出的H2O，直接主导了该段的浅度氢冶金过程。由于进入回转窑的物料中煤及呆滞炭的比例仅在2-3%，因此在回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部产生的H2O只有其中的一部分有机会气化C，其余的将在料层内独立存在直至溢出料层，客观上降低了料层内部气相的还原性，即降低了气相中H2的含量，对抑制Fe3O4被还原产生FeO即防止铁矿石的过还原发挥了至关重要的作用。
在“煤热解氢浅度还原过程”中，煤热解产生的H2，其耗热量一般不会超过17KJ/mol。这一浅度氢基还原过程同碳基浅度还原过程相比，节能率接近80%；因为，碳基浅度还原过程是一个以CO2做气化剂的碳气化反应为核心的冶金反应过程，该碳气化反应是一个强吸热反应，每产生1mol的CO需要耗热82.9kJ。
在“碳气化氢浅度还原过程”中，H2O作为气化剂进行碳气化反应生成了H2和CO，该碳气化反应（C+H2O→CO+H2-124.5KJ/mol）的吸热量比以CO2做气化剂的碳气化反应（C+CO2→2CO-165.8kJ/mol）的吸热量减少25%。这一浅度氢冶金过程与浅度碳冶金过程相比，节能率为25%。
在回转窑浅度氢冶金焙烧区，由于粒煤有先有后进入料层内部，以及燃烧空间对料层表面暨料层内部的传热特性，决定了在铁矿石磁化过程中存在煤热解氢浅度冶金过程和碳气化氢浅度冶金过程，且在热态下交织在一起，相互耦合。与浅度碳冶金相比，浅度氢冶金过程节能率在50%以上。
本发明进入回转窑浅度氢冶金焙烧区热态料层的任何一颗粒煤在升温过程中，都是其表面先接受周边高温物料的辐射传热，其表面接受的热量再向芯部传导，在辐射、对流和传导三种传热方式中，传导是最慢的；因此，粒煤在升温过程中，深层及芯部的温度会滞后于表面及浅层，而且，煤粒度越大，滞后的时间越长。
本发明铁矿石还原建立在浅度氢冶金基础上，回转窑的工艺耗能量即用于还原Fe2O3及物料物理升温的有效热降低，意味着在同样传热量的前提下，产能会大幅提升。更重要的是，浅度氢冶金的反应温度点低，Fe2O3在更低的温度下被还原，有活性颗粒碳参加时温度会更低；由于传热量取决于燃烧空间温度与物料温度的差异，因此同样的燃烧空间温度下，会传入料层更多的热量，提高对热量的使用效率。
本发明实现了煤的脱水及热解过程与铁矿石脱水及浅度氢冶金过程在热态下高度集成，整个过程仅采用褐煤等高挥发份煤。Fe2O3的还原以H2为主力还原剂的浅度氢冶金过程，达到铁矿石磁化焙烧过程本质节能与本质减排的目的。
本发明针对粗粒铁矿石升温速度慢、还原时间长、颗粒内外温差大以及细粒铁矿石升温速度快、还原时间短等特点，将铁矿石粒度分级为粗粒、中粒和细粒。将粗粒铁矿石先行入窑升温，当其行进至回转窑浅度氢冶金焙烧区前段时，温度已升高到800℃左右；将中粒铁矿石从回转窑出料端直接喷入到浅度氢冶金焙烧区前段和中段；将细粒铁矿石从回转窑出料端直接加入到浅度氢冶金焙烧区后段，即：粗粒铁矿石加热升温时间长、中粒铁矿石加热升温时间次之、细粒铁矿石加热升温时间最短；也就是说，粗粒铁矿石经历的浅度氢冶金过程需要的温度最高、时间最长，中粒铁矿石经历的浅度氢冶金过程需要的温度次之、时间次之，细粒铁矿石经历的浅度氢冶金过程需要的温度最低、时间最短。从根本上解决各粒级铁矿石在传统回转窑磁化焙烧过程中出现的焙烧质量差异问题，即粗粒铁矿石表面过还原、芯部欠还原和细粒铁矿石整体过还原的问题。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
1、铁矿石磁化焙烧以浅度氢冶金为主
由于本发明根据不同粒度铁矿石的磁化焙烧特性，采用合理的加料方式，实现了不同粒级铁矿石在同一回转窑内需要的不同温度及还原时间，在回转窑浅度氢冶金焙烧区，形成了由铁矿石、粒煤及呆滞炭混合构成的热态料层，在热态料层内一定会发生以Fe2O3中的氧元素、粒煤中的氢元素、呆滞炭中的碳元素联合主导的以煤热解过程、水气化碳过程、Fe2O3浅度还原过程在热态下高度集成的浅度氢冶金过程。
2、铁矿石浅度氢冶金工艺产品质量高、回转窑生产稳定性好
本工艺将铁矿石粒度分级为粗粒、中粒和细粒，粗粒铁矿石先行入窑升温；还原剂采用粒度5-25mm高挥发份煤，粒煤喷入到回转窑浅度氢冶金焙烧区前段和中段，粒煤表面受热并向内部传热过程中，其挥发份缓慢持续释放，挥发份进入到高温环境中会发生二次及多次热解产出富H2气体，H2即产即用，且H2分子半径较小，一定温度条件下，对铁矿石的穿透能力强，故能提高铁矿石焙烧质量；同时，由于进入回转窑物料中煤及呆滞炭的比例仅在2-3%，因此在回转窑浅度氢冶金焙烧区料层内部产生的H2O只有其中的一部分有机会气化C，其余的将在料层内独立存在直至溢出料层，客观上降低了料层内部气相的还原性，即降低了气相中H2的含量，抑制了Fe3O4被还原产生FeO，防止了回转窑的窑体“结圈”。
3、铁矿石浅度氢冶金工艺产能高、能耗低
铁矿石浅度氢冶金过程与传统磁化焙烧过程相比，所需的反应温度点低，意味着同样的燃烧空间温度下会传入料层更多的热量，或者在同样传热量的前提下，浅度氢冶金回转窑产能更高；同时H2的还原潜能及穿透能力远强于CO，因此其还原速度更快，相同的时间、同样的温度及还原性气氛条件下，可将铁矿石中更多的Fe2O3还原为Fe3O4。
铁矿石浅度氢冶金过程中，中粒铁矿石、细粒铁矿石及5-25mm高挥发份粒煤均从回转窑出料端供入到浅度氢冶金焙烧区，它们在料层内受热升温过程中，粒煤析出的挥发份经过二次及多次热解产出的煤热解氢会还原达到温度条件的铁矿石中的Fe2O3，产生Fe3O4和H2O，这部分H2O与中粒铁矿石、细粒铁矿石、5-25mm高挥发份煤受热脱除的H2O一道，参与气化热态C产出碳气化氢，煤热解氢和碳气化氢共同成为还原铁矿石中Fe2O3的主力还原剂，因此，H2的利用率非常高，还原用煤配比也由传统磁化焙烧工艺的6-8%降至2-3%；不管是煤热解氢还是碳气化氢，其产出1mol的H2耗能量都远远低于CO2气化碳产出1mol的CO耗能量。与传统磁化焙烧过程相比，浅度氢冶金过程节能率在50%以上。
4、铁矿石浅度氢冶金工艺的碳排放量低
铁矿石浅度氢冶金工艺所用的还原剂主要为H2，与传统磁化焙烧工艺相比，一定温度条件下，还原速度更快，单位热耗更低，加之采用褐煤等氢元素高的煤种做燃料及还原剂，浅度氢冶金回转窑的CO2排放量会大幅降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记含义如下：1、回转窑；2、给料装置；3、无氧冷却装置；4、除尘装置；5、铁矿石分级装置；6、原煤分级装置；7、铁矿粒度分级机；8、0-3mm细粒收集装置；9、3-10mm中粒收集装置；10、10-30mm粗粒收集装置；11、出料端；12、入料端；13、原煤粒度分级机；14、0-5mm高挥发份煤收集装置；15、5-25mm高挥发份煤收集装置；16、干燥机；17、干式磨煤机；18、干式磨矿机；19、干式磁选机；20、窑背风机；21、热风出口；22、掺冷风装置；23、旁路风管；24、制冷装置；25、鼓风机；26、冷却进水口；27、冷却出水口；28、抽烟机；29、烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，包括如下步骤：
（1）通过给料装置2对物料进行分级，由铁矿石分级装置5的铁矿粒度分级机7将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级，各粒级的铁矿石分别从铁矿粒度分级机7的出料口进入0-3mm细粒收集装置8、3-10mm中粒收集装置9和10-30mm粗粒收集装置10；由原煤分级装置6将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级，各粒级的高挥发份煤分别从原煤粒度分级机13的出料口进入0-5mm高挥发份煤收集装置14和5-25mm高挥发份煤收集装置15；
（2）将0-5mm高挥发份煤通入干燥机16干燥，将其水份含量控制在6%以下后，再通入干式磨煤机17研磨至粒度-200目占50-65%，通过鼓风机等压缩空气装置将得到的物料从回转窑1的出料端11喷吹入主燃烧器内作为回转窑1的加热燃料；
（3）将回转窑内1燃烧空间的温度控制在950-1050℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑1的入料端12加入，在窑时间20-30min，最高焙烧及物料温度控制在800-900℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别从回转窑1的出料端11喷吹至回转窑1的焙烧区前段和中段，在窑时间10-18min，最高焙烧及物料温度控制在760-780℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑1的焙烧区后段，在窑时间5-8min，最高焙烧及物料温度控制在700-750℃；
（4）对步骤（3）得到的高温物料从回转窑1出料端11通入无氧冷却装置3内，先通过鼓风机25对其进行空气间接换热使其温度降低至400℃以下，并产出300-400℃的热风，将冷却进水口26和冷却出水口27分别与进水管与出水管连通，对得到的400℃以下物料进行水冷间接换热使其温度降低至150℃以下后从无氧冷却装置3排出；降温过程中产生的热风通过管路从热风出口21导入回转窑1内作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤圆筒干燥机的间接干燥热源使用；
（5）对步骤（4）得到的150℃以下冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
（6）回转窑1排出烟气的温度控制在160-200℃，在达到200℃以上时，在通入除尘装置4时需开启掺冷风装置22中的制冷装置24将一定比例的冷空气通过旁路风管23掺入高温烟气中，从而将进入除尘装置4的烟气温度控制到200℃以下，经净化的洁净烟气由抽烟机28抽出由烟囱29排放。
步骤（3）中所述喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%。
所述步骤（4）中先采用无氧冷却装置降温至400℃以下，再采用水冷间接换热降温至150℃以下。
步骤（4）中所述降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用。
步骤（1）中所述铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%。
步骤（1）中所述高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上。
如图1所示，一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，包括回转窑1和分别与回转窑1连接的给料装置2、无氧冷却装置3和除尘装置4，所述给料装置2包括铁矿石分级装置5和原煤分级装置6，铁矿石分级装置5包括铁矿粒度分级机7和分别与铁矿粒度分级机7出料端连接的0-3mm细粒收集装置8、3-10mm中粒收集装置9和10-30mm粗粒收集装置10，0-3mm细粒收集装置8和3-10mm中粒收集装置9分别与回转窑1的出料端11连通，10-30mm粗粒收集装置10与回转窑1的入料端12连通，原煤分级装置6包括原煤粒度分级机13和分别与原煤粒度分级机13出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置14和5-25mm高挥发份煤收集装置15，5-25mm高挥发份煤收集装置15与回转窑1的出料端11连通，0-5mm高挥发份煤收集装置14依次通过干燥机16和干式磨煤机17与回转窑1的出料端11连通；无氧冷却装置3的出料端依次设置干式磨矿机18和干式磁选机19。
所述回转窑1上设置窑背风机20。
所述无氧冷却装置3的热风出口21分别与回转窑1和干燥机16连通。
所述回转窑1与除尘装置4之间设置掺冷风装置22。
所述掺冷风装置22包括旁路风管23与制冷装置24连通。
所述无氧冷却装置3上设置有鼓风机25、冷却进水口26和冷却出水口27。
实施例1：
（1）通过给料装置2对物料进行分级，由铁矿石分级装置5的铁矿粒度分级机7将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级，各粒级的铁矿石分别从铁矿粒度分级机7的出料口进入0-3mm细粒收集装置8、3-10mm中粒收集装置9和10-30mm粗粒收集装置10；由原煤分级装置6将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级，各粒级的高挥发份煤分别从原煤粒度分级机13的出料口进入0-5mm高挥发份煤收集装置14和5-25mm高挥发份煤收集装置15；铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%；高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上；
（2）将0-5mm高挥发份煤通入干燥机16干燥，将其水份含量控制在6%以下后，再通入干式磨煤机17研磨至粒度-200目占50-65%，通过鼓风机等压缩空气装置将得到的物料从回转窑1的出料端11喷吹入主燃烧器内作为回转窑1的加热燃料；
（3）将回转窑内1燃烧空间的温度控制在950℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑1的入料端12加入，在窑时间20min，最高焙烧及物料温度控制在800℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别从回转窑1的出料端11喷吹至回转窑1的焙烧区前段和中段，在窑时间10min，最高焙烧及物料温度控制在760℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑1的焙烧区后段，在窑时间5min，最高焙烧及物料温度控制在700℃；喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%；
（4）对步骤（3）得到的高温物料从回转窑1出料端11通入无氧冷却装置3内，先通过鼓风机25对其进行空气间接换热使其温度降低至400℃以下，并产出300-400℃的热风，将冷却进水口26和冷却出水口27分别与进水管与出水管连通，对得到的400℃以下物料进行水冷间接换热使其温度降低至150℃以下后从无氧冷却装置3排出；降温过程中产生的热风通过管路从热风出口21导入回转窑1内作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤圆筒干燥机的间接干燥热源使用；降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用；
（5）对步骤（4）得到的150℃以下冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
（6）回转窑1排出烟气的温度控制在160-200℃，在达到200℃以上时，在通入除尘装置4时需开启掺冷风装置22中的制冷装置24将一定比例的冷空气通过旁路风管23掺入高温烟气中，从而将进入除尘装置4的烟气温度控制到200℃以下，经净化的洁净烟气由抽烟机28抽出由烟囱29排放。
实施例2：
（1）通过给料装置2对物料进行分级，由铁矿石分级装置5的铁矿粒度分级机7将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级，各粒级的铁矿石分别从铁矿粒度分级机7的出料口进入0-3mm细粒收集装置8、3-10mm中粒收集装置9和10-30mm粗粒收集装置10；由原煤分级装置6将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级，各粒级的高挥发份煤分别从原煤粒度分级机13的出料口进入0-5mm高挥发份煤收集装置14和5-25mm高挥发份煤收集装置15；铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%；高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上；
（2）将0-5mm高挥发份煤通入干燥机16干燥，将其水份含量控制在6%以下后，再通入干式磨煤机17研磨至粒度-200目占50-65%，通过鼓风机等压缩空气装置将得到的物料从回转窑1的出料端11喷吹入主燃烧器内作为回转窑1的加热燃料；
（3）将回转窑内1燃烧空间的温度控制在950-1050℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑1的入料端12加入，在窑时间30min，最高焙烧及物料温度控制在900℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别从回转窑1的出料端11喷吹至回转窑1的焙烧区前段和中段，，在窑时间18min，最高焙烧及物料温度控制在780℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑1的焙烧区后段，在窑时间8min，最高焙烧及物料温度控制在750℃；喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%；
（4）对步骤（3）得到的高温物料从回转窑1出料端11通入无氧冷却装置3内，先通过鼓风机25对其进行空气间接换热使其温度降低至400℃以下，并产出300-400℃的热风，将冷却进水口26和冷却出水口27分别与进水管与出水管连通，对得到的400℃以下物料进行水冷间接换热使其温度降低至150℃以下后从无氧冷却装置3排出；降温过程中产生的热风通过管路从热风出口21导入回转窑1内作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤圆筒干燥机的间接干燥热源使用；降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用；
（5）对步骤（4）得到的150℃以下冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
（6）回转窑1排出烟气的温度控制在160-200℃，在达到200℃以上时，在通入除尘装置4时需开启掺冷风装置22中的制冷装置24将一定比例的冷空气通过旁路风管23掺入高温烟气中，从而将进入除尘装置4的烟气温度控制到200℃以下，经净化的洁净烟气由抽烟机28抽出由烟囱29排放。
实施例3：
（1）通过给料装置2对物料进行分级，由铁矿石分级装置5的铁矿粒度分级机7将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级，各粒级的铁矿石分别从铁矿粒度分级机7的出料口进入0-3mm细粒收集装置8、3-10mm中粒收集装置9和10-30mm粗粒收集装置10；由原煤分级装置6将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级，各粒级的高挥发份煤分别从原煤粒度分级机13的出料口进入0-5mm高挥发份煤收集装置14和5-25mm高挥发份煤收集装置15；铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%；高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上；
（2）将0-5mm高挥发份煤通入干燥机16干燥，将其水份含量控制在6%以下后，再通入干式磨煤机17研磨至粒度-200目占50-65%，通过鼓风机等压缩空气装置将得到的物料从回转窑1的出料端11喷吹入主燃烧器内作为回转窑1的加热燃料；
（3）将回转窑内1燃烧空间的温度控制在1000℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑1的入料端12加入，在窑时间25min，最高焙烧及物料温度控制在850℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别从回转窑1的出料端11喷吹至回转窑1的焙烧区前段和中段，在窑时间15min，最高焙烧及物料温度控制在780℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑1的焙烧区后段，在窑时间5-8min，最高焙烧及物料温度控制在730℃；喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%；
（4）对步骤（3）得到的高温物料从回转窑1出料端11通入无氧冷却装置3内，先通过鼓风机25对其进行空气间接换热使其温度降低至400℃以下，并产出300-400℃的热风，将冷却进水口26和冷却出水口27分别与进水管与出水管连通，对得到的400℃以下物料进行水冷间接换热使其温度降低至150℃以下后从无氧冷却装置3排出；降温过程中产生的热风通过管路从热风出口21导入回转窑1内作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤圆筒干燥机的间接干燥热源使用；降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用；
（5）对步骤（4）得到的150℃以下冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
（6）回转窑1排出烟气的温度控制在160-200℃，在达到200℃以上时，在通入除尘装置4时需开启掺冷风装置22中的制冷装置24将一定比例的冷空气通过旁路风管23掺入高温烟气中，从而将进入除尘装置4的烟气温度控制到200℃以下，经净化的洁净烟气由抽烟机28抽出由烟囱29排放。
实施例4：
本实施方法以0-30mm难选低品位镜铁山矿为原料、0-25mm高挥发份褐煤为还原剂及加热燃料、无氧冷却装置采用空气-水联合间冷方式的圆筒冷却机、煤干燥机采用圆筒干燥机、粒度分级机采用振动筛分机进行说明。难选低品位镜铁山矿铁品位为34%，高挥发份褐煤中挥发份含量48%左右、固定碳含量43%左右。
难选低品位镜铁山矿浅度氢冶金工艺的实施方法为：
（1）0-30mm镜铁山矿采用振动筛分机分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级，各粒级范围镜铁山矿分别占总矿量的20%、30%和50%；0-25mm高挥发份煤采用振动筛分机分为0-5mm和5-25mm两个粒级，其中0-5mm煤约占总煤量的50%左右。
（2）粗粒镜铁山矿从回转窑入料端加入，在回转窑内翻滚行进中受热升温；当其温度升高到100℃以上时，机械H2O脱除干净，其温度升高到200-300℃时化合H2O开始脱除，当温度达到500℃以上时，镜铁山矿中的菱铁矿开始分解生成Fe3O4同时放出CO气体，CO参与对Fe2O3的还原反应；当镜铁山矿行进到回转窑氢冶金浅度焙烧区前段时，其最高温度将达到850℃。
（3）从回转窑出料端将中粒镜铁山矿以及占总矿量2.5%左右的5-25mm高挥发份褐煤分别沿窑长方向按工艺需求喷吹分布到浅度氢冶金焙烧区前段及中段，随高温粗粒镜铁山矿翻滚进入料层并实现均匀混合。
（4）进入回转窑浅度氢冶金焙烧区前段及中段料层内的中粒镜铁山矿、5-25mm高挥发份褐煤温度迅速升高，它们所含的H2O除少量直接进入烟气外，大部分将在料层内受热析出到热态料层空隙中，H2O会有一部分在热态下气化活性颗粒碳和呆滞碳产生H2和CO，由于化学反应的选择性，CO将溢出料层做燃料使用，H2将参与浅度氢冶金过程；同时中粒镜铁山矿中菱铁矿分解生成Fe3O4并产生CO气体，这部分CO参与对中粒镜铁山矿中Fe2O3的还原反应；5-25mm高挥发份褐煤热解释放出挥发份，在热态料层内经二次及多次热解产生含H2量较高的气体及活性颗粒碳。上述反应产出的H2会还原镜铁山矿中Fe2O3生成Fe3O4和H2O，部分H2O再与料层中活性颗粒碳或呆滞碳进行碳气化反应生成H2和CO，H2再作为还原剂还原Fe2O3……，从而形成耦合效应，实现后续入窑物料脱水、煤的热解过程与铁矿石浅度冶金过程在热态下高度集成，而CO则从料层中溢出后进入燃烧空间作为燃料利用。
（5）将细粒镜铁山矿加入到氢冶金浅度焙烧区后段，在窑内翻滚行进过程中与来自氢冶金浅度焙烧区中段的高温物料充分混合，其所含的H2O除少量直接进入烟气外，大部分将在料层内受热析出到热态料层空隙中，部分H2O与料层中的炽热的活性颗粒碳或呆滞炭进行碳气化反应产出H2和CO，H2作为还原剂还原铁矿石中Fe2O3生成Fe3O4和H2O，部分H2O再与料层内的碳进行碳气化反应产出H2和CO，H2再作为还原剂还原铁矿石中Fe2O3……，从而形成耦合效应。其中的菱铁矿分解生成Fe3O4同时产生CO气体，这部分CO参与对细粒镜铁山矿中Fe2O3的还原反应；通过碳气化反应产生的CO则从料层中溢出后进入燃烧空间作为燃料利用。
（6）粗粒镜铁山矿在浅度氢冶金回转窑内的在窑时间25min、最高焙烧及物料温度850℃，中粒镜铁山矿在浅度氢冶金回转窑内的在窑时间15min、最高焙烧及物料温度780℃，细粒镜铁山矿在浅度氢冶金回转窑内的在窑时间6min、最高焙烧及物料温度730℃；窑内燃烧空间温度1000℃。
（7）从浅度氢冶金回转窑排出730℃的高温物料进入到无氧冷却装置中，经过空气间接换热后，将料温降至400℃以下，并产出300-400℃的热风；热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤圆筒干燥机的间接干燥热源使用，400℃以下的物料再经水冷间接换热后温度降至150℃以下，从无氧冷却装置中排出。
（8）回转窑排出烟气的温度控制在160-200℃，在达到200℃以上时，须通过控制掺冷风装置的旁路风管掺入一定比例的冷空气，将进入除尘系统的烟气温度控制到200℃以下；经净化的洁净烟气由抽烟机抽出排放。
（9）0-5mm高挥发份褐煤采用圆筒干燥机进行干燥，将其水份含量控制在6%以下，热源采用无氧冷却装置中产出的300-400℃热风，进行间接加热干燥。经干燥的高挥发份煤经干式磨煤机磨细至粒度-200目占60%左右，采用单独的鼓风机产生的一次风携带供至浅度氢冶金回转窑出料端主燃烧器，作为回转窑的加热燃料。
（10）在浅度氢冶金回转窑窑体前端和中端设置若干台窑背风机，窑背风机将常温空气沿窑长方向按工艺需求供入到窑内，可在调整窑内温度沿窑长方向合理分布的同时，将回转窑内燃烧空间内烟气中的可燃气体处置干净。
（11）从无氧冷却装置排出的冷态焙烧矿送入到干式磨矿机和干式磁选机中进行磨选，抛除尾矿后，可得到铁品位57%的铁精矿。
Claims (10)
1.一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于包括如下步骤：
（1）将铁矿石筛分为0-3mm细粒、3-10mm中粒和10-30mm粗粒三个粒级；将高挥发份煤筛分为0-5mm和5-25mm两个粒级；
（2）对0-5mm高挥发份煤进行干燥，将其水份含量控制在6%以下后研磨至粒度-200目占50-65%，从回转窑出料端喷吹入主燃烧器内作为回转窑的加热燃料；
（3）将回转窑内燃烧空间的温度控制在950-1050℃；将10-30mm粗粒铁矿石从回转窑的入料端加入，在窑时间20-30min，最高焙烧及物料温度控制在800-900℃；将3-10mm中粒铁矿石和5-25mm高挥发份煤分别喷吹至回转窑的焙烧区前段和中段，在窑时间10-18min，最高焙烧及物料温度控制在760-800℃；将0-3mm细粒铁矿石喷吹至回转窑的焙烧区后段，在窑时间5-8min，最高焙烧及物料温度控制在700-750℃；
（4）对步骤（3）得到高温物料先降温至400℃以下，得到热风，再降温至150℃以下后排出；
（5）对步骤（4）得到的冷态焙烧矿进行干磨干选，抛除尾矿后，可得到铁品位56-65%的铁精矿。
2.如权利要求1所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于：步骤（3）中所述喷吹入回转窑的5-25mm高挥发份煤占加入铁矿石总量的2-3%。
3.如权利要求1或2所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于：所述步骤（4）中先采用无氧冷却装置降温至400℃以下，再采用水冷间接换热降温至150℃以下。
4.如权利要求3所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于：步骤（4）中所述降温得到的300-400℃的热风作为回转窑煤粉燃烧的二次助燃风和0-5mm高挥发份煤的干燥热源使用。
5.如权利要求4所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于：步骤（1）中所述铁矿石包括褐铁矿、赤铁矿及含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量磁铁矿的混合矿，铁品位26-45%。
6.如权利要求5所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺，其特征在于：步骤（1）中所述高挥发份煤为褐煤，挥发份在40%以上。
7.一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺使用的装置，其特征在于：包括回转窑（1）和分别与回转窑（1）连接的给料装置（2）、无氧冷却装置（3）和除尘装置（4），所述给料装置（2）包括铁矿石分级装置（5）和原煤分级装置（6），铁矿石分级装置（5）包括铁矿粒度分级机（7）和分别与铁矿粒度分级机（7）出料端连接的0-3mm细粒收集装置（8）、3-10mm中粒收集装置（9）和10-30mm粗粒收集装置（10），0-3mm细粒收集装置（8）和3-10mm中粒收集装置（9）分别与回转窑（1）的出料端（11）连通，10-30mm粗粒收集装置（10）与回转窑（1）的入料端（12）连通，原煤分级装置（6）包括原煤粒度分级机（13）和分别与原煤粒度分级机（13）出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置（14）和5-25mm高挥发份煤收集装置（15），5-25mm高挥发份煤收集装置（15）与回转窑（1）的出料端（11）连通，0-5mm高挥发份煤收集装置（14）依次通过干燥机（16）和干式磨煤机（17）与回转窑（1）的出料端（11）连通；无氧冷却装置（3）的出料端依次设置干式磨矿机（18）和干式磁选机（19）。
8.如权利要求7所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺使用的装置，其特征在于：所述回转窑（1）上设置窑背风机（20）。
9.如权利要求7或8所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺使用的装置，其特征在于：所述无氧冷却装置的热风出口与回转窑之间连通。
10.如权利要求9所述的难选铁矿石煤基浅度氢冶金工艺使用的装置，其特征在于：所述回转窑（1）与除尘装置（4）之间设置掺冷风装置（22）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190903 |
|
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