CN111057838A - 一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种高磷赤褐铁矿的流态化焙烧系统及方法，系统包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、氧化冷却器、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓。方法为：(1)矿粉由进料仓经预热器预热；(2)进行流态化氧化焙烧含磷物相改性；(3)氧化矿通过中间氧化冷却器降温；(4)氧化矿进行低温流态化磁化焙烧；(5)磁化矿经还原气冷却器和空气冷却器两段换热降温后送弱磁选。本发明具有含磷物中温高效改性，反应器热负荷低、显热有效利用、能耗低的优势，能够实现高磷赤褐铁矿高效提铁降磷的目标。

Description

一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统及方法

技术领域

本发明属于矿物加工、冶金领域，特别涉及一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统及方法。

背景技术

我国铁矿石资源丰富，储量居世界前列。但铁矿石资源禀赋差，97％以上为低品位贫铁矿，40％以上为赤褐铁矿、菱铁矿等常规磁选、重选、浮选等物理选矿方法难以有效选别的复杂难选铁矿石资源。其中高磷难选赤褐铁矿又占国内铁矿资源总储量的12％、赤铁矿储量的30％。高磷赤褐铁矿不仅传统选矿工艺难以提高铁品位，其磷元素会与铁氧化物伴生共存选矿进入铁精矿产品成为后续钢铁冶炼的有害元素，科技工作者对此尝试开发了多种提铁降磷工艺。目前，提铁降磷方法主要有选矿法，包括物理选矿、化学选矿、生物选矿；冶炼法，主要是直接还原-磁选。其中常规选矿法对赤褐铁矿脱磷有一定的效果，但难以对赤褐铁矿加工获得高品位和高回收率的铁精矿产品。而直接还原低品位铁矿则存在高能耗的不足，且高温直接还原出的金属铁会有吸磷现象。因此，开发一种针对高磷赤褐铁矿的提铁降磷兼顾的铁精矿富集方法，对缓解我国铁精矿不足和充分开发利用低品位难选矿产资源具有重要意义。

近年来，磁化焙烧-磁选联合选冶方法被普遍认为是一种实现低品位难选铁矿高效铁精矿富集的最为有效方法之一。从焙烧反应器角度主要分为竖炉、回转窑和流化床三种。其中流态化焙烧直接利用粉料入炉有低温反应效率高能耗低、反应物相转变均匀、铁精矿产品品位和收率高的突出优势，是当前工业应用的主要发展方向，如201010621731.X就发明了一种难选铁矿石粉体流化床磁化焙烧的系统及焙烧工艺。但现有专利系统及方法基本都是以解决低品位铁矿的难选问题为主，鲜有针对性兼顾高磷矿物的降磷工艺和方法。专利申请CN 201810677901.2和CN 201810413966.6中结合磁化焙烧工艺设计了两段焙烧—磁选—精矿酸浸除磷的方法，特征是在磁化焙烧前设置一段高温1000-1200℃焙烧5-30s的过程，其介绍主要工艺原理为高温预处理改变矿石内部致密结构，同时羟基磷灰石发生脱水和分解反应，从而增强磷的反应活性，改善酸浸降磷效果。而根据我们的研究发现，含磷铁矿中的磷分为两类，一类是易溶于酸的磷灰石中磷，另一类是不易溶于酸的存在于铁矿晶体中的磷。铁矿酸浸降磷的重点是降低铁矿晶体中的磷，该部分磷在焙烧温度高于800℃时会与矿物中的碱性氧化物发生结合反应，生成易溶于酸的磷氧化物，这是焙烧强化酸浸除磷的主要目标。因此磁化焙烧前的预焙烧工序可以进一步改进降低温度，以降低能耗和设备高温负荷。此外，矿物的焙烧还受动力学条件影响，为了保证完全的磷元素物相改性，则焙烧时间也应予以充分延长。

因此，有必要开发一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统及方法，以高效低耗地兼顾实现磷元素物相改性和弱磁性铁氧化物向强磁性铁氧化物转变。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统及方法，通过中温流态化氧化焙烧—低温流态化磁化焙烧的方式，同时实现高磷赤褐铁矿中含磷物相和铁氧化物物相的高效低耗改性，达到酸浸法脱磷的原料要求。

本发明提供的一种高磷赤褐铁矿的流态化焙烧系统，包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、氧化冷却器、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，其特征在于：

所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器3，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体5和氧化旋风分离器6，所述氧化冷却器包括多级氧化冷却旋风和氧化出料阀9，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体10和磁化旋风分离器11，所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀14，所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，其中，

所述进料仓1的出料口与最高一级预热旋风的进气口连接，所述最高一级预热旋风的顶部出气口与布袋收尘器3的进气口连接，所述最高一级预热旋风的下部出料口和布袋收尘器3的返料口均与次高一级预热旋风的进气口连接，所述最低一级预热旋风的进气口与氧化旋风分离器6的顶部出气口连接，所述最低一级预热旋风的下部出料口与氧化焙烧炉本体5的进料口连接；

所述氧化焙烧炉本体5的进料口与最低一级预热旋风的下部出料口连接，所述氧化焙烧炉本体5的顶部出气口与氧化旋风分离器6的进气口连接，所述氧化旋风分离器6的顶部出气口与最低一级预热旋风的进气口连接，所述氧化旋风分离器6的底部出料口与氧化焙烧炉本体5连接，所述氧化焙烧炉本体5的底部进气口与燃烧器18的出气口连接，所述氧化焙烧炉本体5的出料口与最高一级氧化冷却旋风的进料口连接；

最高一级氧化冷却旋风的进气口与氧化焙烧炉本体5的出料口连接，所述最高一级氧化冷却旋风的出气口与燃烧器18的进气口连接，最低一级氧化冷却旋风的下部出料口与氧化出料阀9的进料口连接，所述氧化出料阀9的出料口与磁化焙烧炉本体10的进料口连接；

所述磁化焙烧炉本体10的进料口与氧化出料阀9的出料口连接，所述磁化焙烧炉本体10的顶部出气口与磁化旋风分离器11的进气口连接，所述磁化旋风分离器11的顶部出气口与与燃烧器18的进气口连接，所述磁化旋风分离器11的下部出料口与磁化焙烧炉本体10连接，所述磁化焙烧炉本体10的底部进气口与最高一级还原气冷却旋风的出气口连接，所述磁化焙烧炉本体10的出料口与最高一级还原气冷却旋风的进气口连接；

最高一级还原气冷却旋风的进气口与磁化焙烧炉本体10的出料口连接，所述最高一级还原气冷却旋风的顶部出气口与磁化焙烧炉本体10的底部进气口连接，最低一级还原气冷却旋风的下部出料口与冷却出料阀14的进料口连接，所述冷却出料阀14的出料口与空气冷却器的最高一级空气冷却旋风的进气口连接；

所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，最高一级空气冷却旋风的进气口与冷却出料阀14的出料口连接，所述最高一级空气冷却旋风的顶部出气口与燃烧器18的进气口连接，最低一级空气冷却旋风的底部出料口与出料仓17的进料口连接；

还原性气体供气管路与还原气冷却器的最低一级还原气冷却旋风的进气口连接；

空气供气管路的一支与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的进气口连接，空气供气管路的另一支与氧化冷却器的最低一级氧化冷却旋风的进气口连接；

所述出料仓17的进料口与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的下部出料口连接。

优选的，所述预热器、氧化冷却器、还原气冷却器和空气冷却器，各自均包括多级旋风，各级旋风顺序串联连接；当级数为两级时，一级旋风的下部出料口与二级旋风的进气口连接，二级旋风的顶部出气口与一级旋风的进气口连接；当级数为两级以上时，高一级旋风的下部出料口与低一级旋风的进料口连接，低一级旋风的顶部出气口与高一级旋风的进气口连接。

优选的，所述氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的位置位于不同侧，所述磁化旋风分离器11的下部出料口和磁化焙烧炉本体10的出料口的位置位于不同侧，即所述氧化旋风分离器6的下部出料口不与氧化焙烧炉本体5的出料口直接连接，磁化旋风分离器11的下部出料口不与磁化焙烧炉本体10的出料口直接连接，焙烧炉均为湍动流化床。

优选的，所述氧化出料阀9内的物料松动气包括惰性氮气和\或空气，所述冷却出料阀14内的物料松动气包括惰性氮气和\或还原气。

优选的，所述还原气包括含CO和H₂的高炉煤气、发生炉煤气和重整气中的一种或两种以上。

本发明还提供了基于上述系统的高磷赤褐铁矿流态化焙烧方法，所述方法包括：高磷赤褐铁矿经进料仓储存并进入预热器，在多级预热旋风内矿粉与流态化氧化焙烧炉热烟气尾气进行气固逆流换热升温，升温后的热矿粉进入氧化焙烧炉本体，在热烟气条件下进行磷元素物相改性，被气流夹带的氧化矿粉经氧化旋风分离器气固分离后返回氧化焙烧炉本体，氧化矿粉由氧化焙烧炉本体出料口排出进入氧化冷却器，在多级氧化冷却旋风内氧化矿粉与室温冷空气进行气固逆流冷却降温，降温后的氧化矿粉经氧化出料阀进入磁化焙烧炉本体与热还原气进行含铁物相的磁化焙烧，被气流夹带的磁化矿粉经磁化旋风分离器气固分离后返回磁化焙烧炉本体，磁化矿粉由磁化焙烧炉本体出料口排出进入还原气冷却器，在多级还原气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷还原气进行气固逆流换热降温，初步冷却降温后的磁化矿粉经过冷却出料阀再进入空气冷却器，在多级空气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷空气进行气固逆流换热完成最终冷却降温，最后进入出料仓存放；

室温还原气由最低一级还原气冷却旋风进入还原气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热还原气从最高一级还原气冷却旋风排出并进入磁化焙烧炉本体与氧化矿粉进行磁化焙烧反应，反应后的热还原尾气经磁化旋风分离器气固分离后进入燃烧器燃烧；室温空气的一支由最低一级空气冷却旋风进入空气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级空气冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；室温空气的另一支由最低一级氧化冷却旋风进入氧化冷却器与热氧化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级氧化冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；磁化旋风分离器排出的热还原尾气、空气冷却器排出的热空气和氧化冷却器排出的热空气在燃烧器内燃烧，燃烧后的热烟气由氧化焙烧炉本体的底部进气口进入流态化氧化焙烧炉进行高磷赤褐铁矿中的磷元素物相改性，热烟气尾气经氧化旋风分离器气固分离后由最低一级预热旋风进入预热器与室温高磷赤褐铁矿进行气固逆流换热，最后经过布袋收尘器气分离净化后排放。

优选的，高磷赤褐铁矿粒度范围在0.037-2mm，铁品位TFe为30-55％，磷含量为0.2-2％，原矿铁氧化物以赤褐铁矿相Fe₂O₃存在。

优选的，氧化焙烧反应器内温度为800-1000℃，焙烧时间5-60min。

优选的，磁化焙烧反应器内温度为500-570℃，焙烧时间2-30min。

优选的，还原气包括含CO和H₂的高炉煤气、发生炉煤气和重整气中的一种或两种以上。

优选的，磁化矿粉经还原气冷却器冷却后的矿粉温度<400℃，经空气冷却器冷却后的矿粉温度<100℃。

与现有高磷赤褐铁矿焙烧技术相比，本发明的特点和优势为：

(1)流态化氧化焙烧为中温区间800-1000℃，降低了氧化焙烧能耗和设备的高温负荷。

(2)通过湍动流化床及尾气旋风分离返料设置，保证了粗粒径颗粒和磷元素物相改性的充足反应停留时间，物相转化率>95％，铁元素的弱磁选回收率和磷的酸浸脱除率高；

(3)氧化矿粉和磁化矿粉的显热通过原料气换热在系统内充分迁移利用，焙烧系统能量平衡得以优化。

附图说明

图1为本发明的高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统配置示意图。

附图标记

1、进料仓；2、一级预热旋风；3、布袋收尘器；4、二级预热旋风；5、氧化焙烧炉本体；6、氧化旋风分离器；7、一级氧化冷却旋风；8、二级氧化冷却旋风；9、氧化出料阀；10、磁化焙烧炉本体；11、磁化旋风分离器；12、一级还原气冷却旋风；13、二级还原气冷却旋风；14、冷却出料阀；15、一级空气冷却旋风；16、二级空气冷却旋风；17、出料仓；18、燃烧器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、氧化冷却器、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，

所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器3，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体5和氧化旋风分离器6，所述氧化冷却器包括两级氧化冷却旋风和氧化出料阀9，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体10和磁化旋风分离器11，所述还原气冷却器包括两级还原气冷却旋风和冷却出料阀14，所述空气冷却器包括两级空气冷却旋风，其中，

进料仓1的出料口与一级预热旋风2的进气口连接，一级预热旋风2的顶部出气口与布袋收尘器3的进气口连接，一级预热旋风2的下部出料口和布袋收尘器3的返料口与二级预热旋风4的进气口连接，二级预热旋风4的进气口与流态化氧化焙烧炉的氧化旋风分离器6的顶部出气口连接，二级预热旋风4的下部出料口与流态化氧化焙烧炉本体5的进料口连接，二级预热旋风4的顶部出气口与一级预热旋风2的进气口连接。

流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体5和氧化旋风分离器6，氧化焙烧炉本体5的进料口与二级预热旋风4的下部出料口连接，氧化焙烧炉本体5的顶部出气口与氧化旋风分离器6的进气口连接，氧化旋风分离器6的顶部出气口与二级预热旋风4的进气口连接，氧化旋风分离器6的底部出料口与氧化焙烧炉本体5连接，氧化焙烧炉本体5的底部进气口与燃烧器18的出气口连接，氧化焙烧炉本体5的出料口与一级氧化冷却旋风7的进料口连接。

氧化冷却器包括两级氧化冷却旋风和氧化出料阀9，一级氧化冷却旋风7的进气口与氧化焙烧炉本体5的出料口连接，一级氧化冷却旋风7的出气口与燃烧器18的进气口连接，二级氧化冷却旋风8的下部出料口与氧化出料阀9的进料口连接，所述氧化出料阀9的出料口与磁化焙烧炉本体10的进料口连接，二级氧化冷却旋风的顶部出气口与一级氧化冷却旋风的进气口连接；

流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体10和磁化旋风分离器11，磁化焙烧炉本体10的进料口与氧化出料阀9的出料口连接，磁化焙烧炉本体10的顶部出气口与磁化旋风分离器11的进气口连接，磁化旋风分离器11的顶部出气口与燃烧器18的进气口连接，磁化旋风分离器11的下部出料口与磁化焙烧炉本体10连接，磁化焙烧炉本体10的底部进气口与还原气冷却器的一级还原气冷却旋风12的出气口连接，磁化焙烧炉本体10的出料口与还原气冷却器的一级冷却旋风12的进气口连接。

还原气冷却器包括两级还原气冷却旋风和冷却出料阀14，一级还原气冷却旋风12的进气口与磁化焙烧炉本体10的出料口连接，一级还原气冷却旋风12的顶部出气口与磁化焙烧炉本体10的底部进气口连接，一级还原气冷却旋风12的下部出料口与二级还原气冷却旋风13的进气口连接，二级还原气冷却旋风13的下部出料口与冷却出料阀14的进料口连接，冷却出料阀14的出料口与空气冷却器的一级空气冷却旋风15的进气口连接，二级还原气冷却旋风13的顶部出气口与一级还原气冷却旋风12的进气口连接。

空气冷却器包括两级空气冷却旋风，一级空气冷却旋风15的进气口与冷却出料阀14的出料口连接，一级空气冷却旋风15的顶部出气口与燃烧器18的进气口连接，一级空气冷却旋风15的下部出料口与二级空气冷却旋风16的进气口连接，二级空气冷却旋风16的底部出料口与出料仓17的进料口连接，二级空气冷却旋风16的顶部出气口与一级空气冷却旋风15的进气口连接。

还原性气体供气管路与还原气冷却器的二级还原气冷却旋风13的进气口连接。

空气供气管路的一支与空气冷却器的二级空气冷却旋风16的进气口连接，空气供气管路的另一支与氧化冷却器的二级氧化冷却旋风8的进气口连接；

出料仓17的进料口与空气冷却器的二级空气冷却旋风16的下部出料口连接。

氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的位置位于不同侧，磁化旋风分离器11的下部出料口和磁化焙烧炉本体10的出料口的位置位于不同侧，即氧化旋风分离器6的底部出料口不与氧化焙烧炉本体5的出料口直接连接，磁化旋风分离器11的底部出料口不与磁化焙烧炉本体10的出料口直接连接，焙烧炉均为湍动流化床。

进一步解释，若氧化焙烧炉本体5的形状为立方体，氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的位置位于不同侧面；若氧化焙烧炉本体5的形状为圆柱体，氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的位置位于柱体的外侧面，且氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的圆心夹角大于45度。

若磁化焙烧炉本体10的形状为立方体，磁化旋风分离器11的下部出料口和磁化焙烧炉本体10的出料口的位置位于不同侧面；若磁化焙烧炉本体10的形状为圆柱体，磁化旋风分离器11的下部出料口和磁化焙烧炉本体10的出料口的位置位于柱体的外侧面，且磁化旋风分离器11的下部出料口和磁化焙烧炉本体10的出料口的圆心夹角大于45度。

采用惰性氮气作为所述氧化矿出料阀9和冷却出料阀14内的物料松动气。

在该实施例中，预热旋风、氧化冷却旋风、还原气冷却旋风和空气冷却旋风的(个)级数可以根据需要而进行变更，此处的列出的结构仅为本发明的一个较好的实现。

实施例2

采用上述高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统进行高磷赤褐铁矿流态化焙烧方法如下：

高磷赤褐铁矿经进料仓储存并进入预热器，在多级预热旋风内矿粉与流态化氧化焙烧炉热烟气尾气进行气固逆流换热升温，升温后的热矿粉进入氧化焙烧炉本体，在热烟气条件下进行磷元素物相改性，被气流夹带的氧化矿粉经氧化旋风分离器气固分离后返回氧化焙烧炉本体，氧化矿粉由氧化焙烧炉本体出料口排出进入氧化冷却器，在多级氧化冷却旋风内氧化矿粉与室温冷空气进行气固逆流冷却降温，降温后的氧化矿粉经氧化出料阀进入磁化焙烧炉本体与热还原气进行含铁物相的磁化焙烧，被气流夹带的磁化矿粉经磁化旋风分离器气固分离后返回磁化焙烧炉本体，磁化矿粉由磁化焙烧炉本体出料口排出进入还原气冷却器，在多级还原气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷还原气进行气固逆流换热降温，初步冷却降温后的磁化矿粉经过冷却出料阀再进入空气冷却器，在多级空气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷空气进行气固逆流换热完成最终冷却降温，最后进入出料仓存放；

室温还原气由最低一级还原气冷却旋风进入还原气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热还原气从最高一级还原气冷却旋风排出并进入磁化焙烧炉本体与氧化矿粉进行磁化焙烧反应，反应后的热还原尾气经磁化旋风分离器气固分离后进入燃烧器燃烧；室温空气的一支由最低一级空气冷却旋风进入空气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级空气冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；室温空气的另一支由最低一级氧化冷却旋风进入氧化冷却器与热氧化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级氧化冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；磁化旋风分离器排出的热还原尾气、空气冷却器排出的热空气和氧化冷却器排出的热空气在燃烧器内燃烧，燃烧后的热烟气由氧化焙烧炉本体的底部进气口进入流态化氧化焙烧炉进行高磷赤褐铁矿中的磷元素物相改性，热烟气尾气经氧化旋风分离器气固分离后由最低一级预热旋风进入预热器与室温高磷赤褐铁矿进行气固逆流换热，最后经过布袋收尘器气分离净化后排放。

实施例3

采用本发明处理铁品位TFe为47.7％，磷为0.81％的高磷赤褐铁矿粉，粒度在0.037-2mm，其中-0.074mm占50％。矿粉中铁氧化物以赤褐铁矿相Fe₂O₃存在。

首先粉矿由料仓进入两级旋风预热器与氧化炉尾气换热升温，再进入流化床氧化焙烧炉内900℃温度、燃烧器产出的热烟气气氛下煅烧30min。在流化床氧化焙烧炉内铁矿晶体中的磷与矿物中的碱性氧化物发生结合反应，生成易溶于酸的磷氧化物。随后经多级氧化冷却器降温后通过氧化矿出料阀进入流化床磁化焙烧炉，在525℃与预热的发生炉煤气进行磁化还原焙烧25min。发生炉煤气成分为20％CO+11％CO₂+17％H₂+1％CH₄+48％N₂+3％H₂O。还原矿中的Fe₂O₃物相被还原为强磁Fe₃O₄。热还原矿首先通过两级还原气冷却旋风直接换热降温至380℃，冷却介质为室温发生炉煤气。随后进入两级空气冷却旋风直接换热降温至80℃，冷却介质为室温空气。最后排出系统进入出料仓。

检测冷却焙烧矿经二次磨矿物相解离后1200Oe弱磁选，可以分离得到铁品位TFe63.3％、回收率91.4％的铁精矿粉。进一步铁精矿粉在常压浓度为0.25mol/L的硫酸溶液中平衡温度25℃条件下浸出除磷，随后经过常规过滤洗矿后获得低磷高品位铁精矿粉产品，其铁品位TFe为64.2％，磷含量降低至0.08％。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，其特征在于：所述流态化焙烧系统包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、氧化冷却器、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，

所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器(3)，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体(5)和氧化旋风分离器(6)，所述氧化冷却器包括多级氧化冷却旋风和氧化出料阀(9)，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体(10)和磁化旋风分离器(11)，所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀(14)，所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，其中，

所述进料仓(1)的出料口与最高一级预热旋风的进气口连接，所述最高一级预热旋风的顶部出气口与布袋收尘器(3)的进气口连接，所述最高一级预热旋风的下部出料口和布袋收尘器(3)的返料口均与次高一级预热旋风的进气口连接，所述最低一级预热旋风的进气口与氧化旋风分离器(6)的顶部出气口连接，所述最低一级预热旋风的下部出料口与氧化焙烧炉本体(5)的进料口连接；

所述氧化焙烧炉本体(5)的进料口与最低一级预热旋风的下部出料口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的顶部出气口与氧化旋风分离器(6)的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的顶部出气口与最低一级预热旋风的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的底部出料口与氧化焙烧炉本体(5)连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的底部进气口与燃烧器(18)的出气口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的出料口与最高一级氧化冷却旋风的进料口连接；

最高一级氧化冷却旋风的进气口与氧化焙烧炉本体(5)的出料口连接，所述最高一级氧化冷却旋风的出气口与燃烧器(18)的进气口连接，最低一级氧化冷却旋风的下部出料口与氧化出料阀(9)的进料口连接，所述氧化出料阀(9)的出料口与磁化焙烧炉本体(10)的进料口连接；

所述磁化焙烧炉本体(10)的进料口与氧化出料阀(9)的出料口连接，所述磁化焙烧炉本体(10)的顶部出气口与磁化旋风分离器(11)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(11)的顶部出气口与与燃烧器(18)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(11)的下部出料口与磁化焙烧炉本体(10)连接，所述磁化焙烧炉本体(10)的底部进气口与最高一级还原气冷却旋风的出气口连接，所述磁化焙烧炉本体(10)的出料口与最高一级还原气冷却旋风的进气口连接；

最高一级还原气冷却旋风的进气口与磁化焙烧炉本体(10)的出料口连接，所述最高一级还原气冷却旋风的顶部出气口与磁化焙烧炉本体(10)的底部进气口连接，最低一级还原气冷却旋风的下部出料口与冷却出料阀(14)的进料口连接，所述冷却出料阀(14)的出料口与空气冷却器的最高一级空气冷却旋风的进气口连接；

所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，最高一级空气冷却旋风的进气口与冷却出料阀(14)的出料口连接，所述最高一级空气冷却旋风的顶部出气口与燃烧器(18)的进气口连接，最低一级空气冷却旋风的底部出料口与出料仓(17)的进料口连接；

还原性气体供气管路与还原气冷却器的最低一级还原气冷却旋风的进气口连接；

空气供气管路的一支与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的进气口连接，空气供气管路的另一支与氧化冷却器的最低一级氧化冷却旋风的进气口连接；

所述出料仓(17)的进料口与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的下部出料口连接。

2.根据权利要求1所述的高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，其特征在于：所述预热器、氧化冷却器、还原气冷却器和空气冷却器，各自均包括多级旋风，各级旋风顺序串联连接；

当级数为两级时，一级旋风的下部出料口与二级旋风的进气口连接，二级旋风的顶部出气口与一级旋风的进气口连接；

当级数为两级以上时，高一级旋风的下部出料口与低一级旋风的进料口连接，低一级旋风的顶部出气口与高一级旋风的进气口连接。

3.根据权利要求1所述的高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，其特征在于：所述氧化旋风分离器(6)的下部出料口和氧化焙烧炉本体(5)的出料口的位置位于不同侧，所述磁化旋风分离器(11)的下部出料口和磁化焙烧炉本体(10)的出料口的位置位于不同侧，，焙烧炉均为湍动流化床。

4.根据权利要求1所述的高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，其特征在于：所述氧化出料阀(9)内的物料松动气包括惰性氮气和\或空气，所述冷却出料阀(14)内的物料松动气包括惰性氮气和\或还原气。

5.根据权利要求4所述的高磷赤褐铁矿流态化焙烧系统，其特征在于：所述还原气包括含CO和H₂的高炉煤气、发生炉煤气和重整气中的一种或两种以上。

6.一种利用权利要求1-5任一所述的高磷赤褐铁矿流态化焙烧方法，包括：

高磷赤褐铁矿经进料仓储存并进入预热器，在多级预热旋风内矿粉与流态化氧化焙烧炉热烟气尾气进行气固逆流换热升温，升温后的热矿粉进入氧化焙烧炉本体，在热烟气条件下进行磷元素物相改性，被气流夹带的氧化矿粉经氧化旋风分离器气固分离后返回氧化焙烧炉本体，氧化矿粉由氧化焙烧炉本体出料口排出进入氧化冷却器，在多级氧化冷却旋风内氧化矿粉与室温冷空气进行气固逆流冷却降温，降温后的氧化矿粉经氧化出料阀进入磁化焙烧炉本体与热还原气进行含铁物相的磁化焙烧，被气流夹带的磁化矿粉经磁化旋风分离器气固分离后返回磁化焙烧炉本体，磁化矿粉由磁化焙烧炉本体出料口排出进入还原气冷却器，在多级还原气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷还原气进行气固逆流换热降温，初步冷却降温后的磁化矿粉经过冷却出料阀再进入空气冷却器，在多级空气冷却旋风内热磁化矿粉与室温冷空气进行气固逆流换热完成最终冷却降温，最后进入出料仓存放；

室温还原气由最低一级还原气冷却旋风进入还原气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热还原气从最高一级还原气冷却旋风排出并进入磁化焙烧炉本体与氧化矿粉进行磁化焙烧反应，反应后的热还原尾气经磁化旋风分离器气固分离后进入燃烧器燃烧；室温空气的一支由最低一级空气冷却旋风进入空气冷却器与热磁化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级空气冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；室温空气的另一支由最低一级氧化冷却旋风进入氧化冷却器与热氧化矿粉进行气固逆流换热，换热后的热空气从最高一级氧化冷却旋风排出并进入燃烧器燃烧；磁化旋风分离器排出的热还原尾气、空气冷却器排出的热空气和氧化冷却器排出的热空气在燃烧器内燃烧，燃烧后的热烟气由氧化焙烧炉本体的底部进气口进入流态化氧化焙烧炉进行高磷赤褐铁矿中的磷元素物相改性，热烟气尾气经氧化旋风分离器气固分离后由最低一级预热旋风进入预热器与室温高磷赤褐铁矿进行气固逆流换热，最后经过布袋收尘器气分离净化后排放。

7.根据权利要求6所述的焙烧方法，其特征在于：所述高磷赤褐铁矿粒度范围在0.037-2mm，铁品位TFe为30-55％，磷含量为0.2-2％，原矿铁氧化物以赤褐铁矿相Fe₂O₃存在。

8.根据权利要求6所述的焙烧方法，其特征在于：所述氧化焙烧炉内温度为800-1000℃，焙烧时间5-60min，所述磁化焙烧炉内温度为500-570℃，焙烧时间2-30min。

9.根据权利要求6所述的焙烧方法，其特征在于：所述还原气包括含CO和H₂的高炉煤气、发生炉煤气和重整气中的一种或两种以上。

10.根据权利要求6所述的焙烧方法，其特征在于：所述磁化矿粉经还原气冷却器冷却后的矿粉温度<400℃，经空气冷却器冷却后的矿粉温度<100℃。

Images