CN111482269A - 一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统 - Google Patents

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Abstract

一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，高压辊磨机的储料槽与给料仓相对，给料仓与第一旋风分离器相配合；第一旋风分离器、第一流动密封阀与预氧化悬浮焙烧炉串联连通，预氧化悬浮焙烧炉上部的出料口与第二旋风分离器和蓄热还原焙烧炉串联连通；蓄热还原焙烧炉的侧部设有出料口与第一氮气冷却旋风分离器、第二氮气冷却旋风分离器、第二流动密封阀和空气冷却旋风分离器串联连通，空气冷却旋风分离器与磁选机相配合；第一旋风分离器、第三旋风分离器、除尘器与引风机串联连通。本发明的系统运行稳定，处理量大，单位处理量的能耗及成本低，产品性质易控制，易实现设备大型化。

Description

一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统。
背景技术
目前大量较低品位的复杂难选铁矿资源尚未大规模实现有效利用，复杂难选铁矿整体呈现品位低、嵌布粒度细、组成复杂的特点，致使97％以上的铁矿石需要经过复杂的选矿工艺处理。因此，实现较低品位的复杂难选铁矿资源的大规模有效利用，对缓解铁矿资源供应不足的局面有重要意义。
专利CN201711215771.2和CN201710562812.9分别公开了难选铁矿回转窑焙烧干式预选尾矿返矿窑再焙烧方法，将物料分级入窑磁化焙烧后再干选，干选尾矿再入窑焙烧，一定程度上解决了宽粒级范围入窑磁化焙烧造成焙烧矿质量不均匀的情况，提高了铁矿石的资源利用率；但采用回转窑常规煅烧设备，仍存在处理能力低，产品质量较差，且需装配喷煤装置，工艺流程复杂。
专利CN201810623113.5公开一种降低氧化铁矿石块矿焙烧矿金属流失的方法，在一定程度上提高了金属回收率，但采用竖炉焙烧设备，仍存在处理能力低，环境污染严重等缺点。
专利CN201911337866.0和CN200610114726.3分别公开难选铁矿流态化焙烧的工艺及装置，采用流态化焙烧，提高气固传热传质效率，降低能耗，但复杂铁矿石中铁物相复杂，铁矿物的还原速度不同，氧化气氛与还原气氛共存，影响焙烧产品的质量。
研发复杂矿石综合利用的工业化生产的系统，是实现其综合利用技术突破的关键。
发明内容
针对现有复杂难选铁矿资源现有回收技术工艺存在的能耗高、处理能力低，产品质量不稳定等技术问题，本发明提供一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统。
本发明的矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统包括高压辊磨机1、给料仓2、第一旋风分离器4、第一流动密封阀11、预氧化悬浮焙烧炉12、第二旋风分离器14、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20、空气冷却旋风分离器22、磁选机23、第三旋风分离器5、除尘器7和引风机9；高压辊磨机1下方的储料槽的出料口与给料仓2的进口相对，给料仓2的出口与第一旋风分离器4的进料口相配合；第一旋风分离器4的出料口与第一流动密封阀11的进料口连通，第一流动密封阀11的出料口与预氧化悬浮焙烧炉12下部的进料口连通，第一流动密封阀11的底部设有空气入口；预氧化悬浮焙烧炉12的底部设有燃烧器13和空气入口；预氧化悬浮焙烧炉12上部的出料口与第二旋风分离器14的进料口连通，第二旋风分离器14的出料口与蓄热还原焙烧炉15的进料口连通；蓄热还原焙烧炉15的底部设有氮气进口和还原气进口，氮气进口和还原气进口分别与氮气气源和还原气气源连通；蓄热还原焙烧炉15的侧部设有出料口与第一氮气冷却旋风分离器16的进料口连通，第一氮气冷却旋风分离器16的出料口与第二氮气冷却旋风分离器19的进料口连通；第二氮气冷却旋风分离器19的出料口与第二流动密封阀20的进料口连通；第二流动密封阀20的出料口与空气冷却旋风分离器22的进料口连通，第二流动密封阀20的底部设有氮气入口，空气冷却旋风分离器22的出料口与磁选机23的进料口相配合，空气冷却旋风分离器22的进料口还与空压机26连通；第一旋风分离器4的出气口与第三旋风分离器5的进料口连通，第三旋风分离器5的出气口与除尘器7的进料口连通，除尘器7的出气口与引风机9的进口连通。
上述系统中，第二旋风分离器14的出气口与第一旋风分离器4的进料口连通。
上述系统中，第一氮气冷却旋风分离器16顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉12的空气入口通过空气管道连通；第二氮气冷却旋风分离器19顶部的排气口与第一氮气冷却旋风分离器16的进料口连通；空气冷却旋风分离器22顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉12的空气入口通过空气管道连通。
上述系统中，给料仓2和第一旋风分离器4之间设有螺旋给料器3，螺旋给料器3的两端分别与给料仓2的出口和第一旋风分离器4的进料口相对。
上述系统中，第一氮气冷却旋风分离器16内部设有第一管式换热器17，第二氮气冷却旋风分离器19内部设有第二管式换热器18，空气冷却旋风分离器22内部设有第三管式换热器21。
上述系统中，第三旋风分离器5的放料口与第一灰斗6的进口通过管道连通。
上述系统中，除尘器7的放料口与第二灰斗8的进口相对。
上述系统中，引风机9的出口与烟囱10连通。
上述系统中，磁选机23的精矿出口与精矿收集器25相对，尾矿出口与尾矿收集器24相对。
上述系统中，燃烧器13通过管道与天然气气源连通。
上述系统中，第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、第一流动密封阀11、预氧化焙烧炉12、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20和空气冷却旋风分离器22外壁均设置保温层。
上述系统中，第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、第一流动密封阀11、预氧化焙烧炉12、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20和空气冷却旋风分离器22内部均设有温度传感器和压力传感器。
本发明的矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统的使用方法按以下步骤进行：
1、将复杂铁矿石通过高压辊磨机1磨细后，形成矿粉经储料槽的出料口放入给料仓2内；所述的复杂铁矿石的铁品位TFe在25～45％；所述的矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的50～90％；
2、在启动引风机9的条件下，除尘器7、第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、预氧化焙烧炉12和蓄热还原焙烧炉15内部形成负压；启动燃烧器将通入的天然气点燃，在助燃空气通入的情况下，形成高温烟气进入预氧化焙烧炉12；
3、将给料仓2中的矿粉输送到第一旋风分离器4内，经过一次旋风分离后的矿粉经过第一流动密封阀11进入预氧化焙烧炉12；矿粉在负压和气流作用下处于悬浮状态，并被加热至650～700℃进行预氧化焙烧，矿粉中的吸附水、结晶水以及其他挥发组分被脱除，且不同铁矿的矿相转化为α-Fe2O3；预氧化焙烧完成后获得的预氧化产品为预氧化焙烧料；
4、向蓄热还原焙烧炉15内通入氮气和还原气；预氧化焙烧料在气流作用下进入第二旋风分离器14，经过二次旋风分离后的预氧化焙烧料放入蓄热还原焙烧炉15，在负压和气流作用下处于悬浮状态，并降温至500～600℃进行还原焙烧，α-Fe2O3被还原生成Fe3O4；生成还原物料从蓄热还原焙烧炉15的出料口排出；
5、将蓄热还原焙烧炉15排出的还原物料输送至第一氮气冷却旋风分离器16；此时从第一氮气冷却旋风分离器16的进料口通入氮气，氮气从第一氮气冷却旋风分离器16的出气口排出；还原物料在氮气气氛条件下旋风分离，旋风分离后的固体物料进入第二氮气冷却旋风分离器19；此时从第二氮气冷却旋风分离器19的进料口通入氮气，氮气从第二氮气冷却旋风分离器19的出气口排出；固体物料在氮气气氛条件下继续旋风分离，旋风分离后的固体物料温度降至200～300℃，形成冷却还原物料，从第二氮气冷却旋风分离器19的出料口排出；
6、从第二氮气冷却旋风分离器19排出的冷却还原物料经过第二流动密封阀20，进入空气冷却旋风分离器22；此时从空气冷却旋风分离器22的进料口通过空压机26吹入空气，空气从空气冷却旋风分离器22的出气口排出；冷却还原物料在空气气氛下旋风分离，并与空气中的氧气发生再氧化反应，Fe3O4被氧化生成强磁性矿物γ-Fe2O3，获得温度≤100℃的再氧化物料从空气冷却旋风分离器22排出；
7、再氧化物料输送到磁选机23进行弱磁选，磁场强度1000～2000Oe，获得的磁性产品为铁精矿。
上述方法中，给料仓2内的矿粉放入螺旋给料器3，经螺旋给料器3连续输送到第一旋风分离器4。
上述方法中，向空气冷却旋风分离器22通入的空气经过再氧化反应后，从空气冷却旋风分离器22顶部排出，进入预氧化焙烧炉12的空气入口，作为助燃气体通入燃烧器；从第一氮气冷却旋风分离器16排出的氮气经过空气管道进入预氧化焙烧炉12的空气入口；从第二氮气冷却旋风分离器19排出的氮气通入第一氮气冷却旋风分离器16的进料口。
上述方法中，一次旋风分离后分离的气体进入第三旋风分离器5；二次旋风分离后分离的气体进入第一旋风分离器4；进入第三旋风分离器5的气体经过旋风分离后，分离出的粉尘物料从出料口放入第一灰斗6，分离的气体进入除尘器7；经除尘后的气体经引风机9排入烟囱10；除尘产生的粉尘物料放入第二灰斗8。
上述方法中，磁选产生的磁性产品为铁精矿，放入精矿收集器25，产生的非磁性产品放入尾矿收集器24。
上述方法中，分别通过第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、第一流动密封阀11、预氧化焙烧炉12、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20和空气冷却旋风分离器22内部的温度传感器和压力传感器观测温度和压力。
上述的复杂铁矿石的主要物相为针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿或黄铁矿。
上述的步骤3中，预氧化焙烧的主要反应式为：
Fe2O3·nH2O→Fe2O3+H2O、
FeCO3+O2→Fe2O3+CO2和
Fe3O4+O2→Fe2O3+CO2。
上述的步骤3中，预氧化焙烧炉内固体物料的停留时间为2～10min。
上述的步骤4中，还原气为CO、H2或煤制气；还原气的用量按还原焙烧完全反应所需CO/H2理论量的1:1～1.3倍，完全反应所依据的反应式为：
Fe2O3+H2/CO→Fe3O4+H2O/CO2。
上述的步骤4中，蓄热还原焙烧炉15内的氮气和还原气的体积流量比为(1～9):1。
上述的步骤4中，蓄热还原焙烧炉15内固体物料的停留时间为10～30min。
上述的步骤5中，还原物料在第一氮气冷却旋风分离器16和第二氮气冷却旋风分离器19内的停留时间为2～5min。
上述的步骤6中，冷却还原物料在空气冷却旋风分离器22内的停留时间为1～3min。
上述的步骤6中，再氧化反应的主要反应式为：
Fe3O4+O2→γ-Fe2O3。
上述的步骤6中，弱磁选23采用湿式弱磁选机或干式磁选机。
上述的铁精矿的铁品位TFe≥60％。
上述方法中，Fe的回收率≥90％。
上述的步骤5中，还原物料降温放出的显热被第一管式换热器17和第二管式换热器18回收。
上述的步骤6中，冷却还原物料降温放出的显热和再氧化反应放出的潜热被第三管式换热器21回收。
本发明的原理是：将矿粉在预氧化焙烧炉内650～700℃的氧化氛围下，脱出吸附水、结晶水及其他挥发份组成，矿石中的针铁矿、褐铁矿、菱铁矿和磁铁矿等多类型铁矿物转变为成分均一的Fe2O3；预氧化作业的产品，铁主要赋存于Fe2O3中；在进行还原焙烧时，Fe2O3被还原生成Fe3O4；还原后的物料经过两阶段冷却，第一阶段通过氮气冷却至200～300℃，此阶段铁物相不发生变化；第二阶段对温度200～300℃的物料进行空气氧化，使Fe3O4生成矫顽力较低的强磁性矿物γ-Fe2O3，不需要脱磁设备，也能降低磁团聚和脉石夹带入精矿的现象，提高了产品质量；同时此反应为放热反应，铁物相的转变将会释放潜热；回收的潜热和显热可以用于发电；最后经磁选分离出的磁性铁矿物，主要为γ-Fe2O3和少量人工磁铁矿，同时保证了铁品位和回收率，铁精矿满足炼铁作业要求。
本发明的特点和优势为：相比常规磁选、浮选工艺，能高效地从含复合铁矿物的铁矿中回收铁，铁矿物为针铁矿，赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿，黄铁矿等时均能实现铁与脉石的高效分离；采用气基焙烧铁矿石，使物料在系统中呈流态化，相比传统焙烧手段，具有更高的传热传质效率，可实现对复杂铁矿石中细粒浸染的铁矿物的高效还原；特别采用“分段精准调控”的焙烧方法，将复杂铁矿石的“氧化-还原-再氧化”过程进行分段处理，每阶段都获得性质均一产品，从而实现铁矿物在焙烧中的精准调控，同时，工业试验研究已经证明，人工磁铁矿(即由针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿或黄铁矿经预氧化反应和还原反应后生成的磁铁矿)转化为γ-Fe2O3后，铁矿物的磁团聚现象显著降低，精矿中脉石的夹带量明显减少，产品的质量得到了显著提高；工艺流程简单，设备及系统运行稳定，处理量大，单位处理量的能耗及成本低，产品性质易控制，易实现设备大型化。
附图说明
图1为本发明实施例中的矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统结构示意图；
图中，1、高压辊磨机，2、给料仓，3、螺旋给料器，4、第一旋风分离器，5、第三旋风分离器，6、第一灰斗，7、除尘器，8、第二灰斗，9、引风机，10、烟囱，11、第一流动密封阀，12、预氧化焙烧炉，13、燃烧器，14、第二旋风分离器，15、蓄热还原焙烧炉，16、第一氮气冷却旋风分离器，17、第一管式换热器，18、第二管式换热器，19、第二氮气冷却旋风分离器，20、第二流动密封阀，21、第三管式换热器，22、空气冷却旋风分离器，23、磁选机，24、精矿收集器，25、尾矿收集器，26、空压机；
图2为本发明实施例中的流动密封阀结构原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的复杂铁矿石铁品位TFe在25～45％，按质量百分比含SiO225～55％。
本发明实施例中采用的流动密封阀结构原理如图2所示，流动密封阀内部设有挡板将流动密封阀内部分隔为进料室和出料室，挡板的顶边和侧边与流动密封阀内部固定连接，挡板的底边与流动密封阀的底部之间有间隙作为水平通道；进料室侧壁上设有进料口，出料室侧壁上设有出料口，进料口和出料口均位于挡板底边的上方，且进料口高于出料口；出料室顶部还设有出气管；进料室底板上设有松动风入口与进气管道1连通，出料室底板上设有流化风入口与进气管道2连通；进气管道1和进气道管2分别与气源连通。
本发明实施例中流动密封阀的工作方法为：从进料口进入的固体物料逐渐累积，当固体物料将水平通道封闭时，通过进气管道1向进料室通入气体作为松动风，通过进气管道2向出料室通入气体作为流化风，使进料室内的固体物料在气流作用下向出料室运动；随着固体物料在进料室和出料室内逐渐累积，当出料室内的固体物料顶面升高到出料口的位置时，在气流作用下，出料室内的固体物料从出料口排出。
本发明实施例中第一流动密封阀11的进气管道1和进气道管2分别与空压机连通，采用空气作为松动风和流化风；从第一流动密封阀11出气管排出的空气进入第一旋风分离器4的进料口。
本发明实施例中第二流动密封阀20的进气管道1和进气管道2分别与氮气气源连通，采用氮气作为松动风和流化风；从第二流动密封阀20的出气管排出的氮气进入第二氮气冷却旋风分离器19的进料口，用于形成氮气气氛。
本发明实施例中，第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、第一流动密封阀11、预氧化焙烧炉12、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20和空气冷却旋风分离器22外壁均设置保温层。
本发明实施例中，分别通过第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、第一流动密封阀11、预氧化焙烧炉12、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20和空气冷却旋风分离器22内部的温度传感器和压力传感器观测温度和压力。
本发明实施例中，弱磁选采用湿式弱磁选机或干式磁选机。
本发明实施例中，还原物料的显热分别被第一管式换热器和第二管式换热器回收。
本发明实施例中，冷却还原物料的显热和再氧化反应放出的潜热被第三管式换热器回收。
本发明实施例中的还原气为CO、H2或煤制气。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统结构如图1所示，包括高压辊磨机1、给料仓2、第一旋风分离器4、第一流动密封阀11、预氧化悬浮焙烧炉12、第二旋风分离器14、蓄热还原焙烧炉15、第一氮气冷却旋风分离器16、第二氮气冷却旋风分离器19、第二流动密封阀20、空气冷却旋风分离器22、磁选机23、第三旋风分离器5、除尘器7和引风机9；
高压辊磨机1下方的储料槽的出料口与给料仓2的进口相对，给料仓2的出口与第一旋风分离器4的进料口相配合；
第一旋风分离器4的出料口与第一流动密封阀11的进料口连通，第一流动密封阀11的出料口与预氧化悬浮焙烧炉12下部的进料口连通，第一流动密封阀11的底部设有空气入口；预氧化悬浮焙烧炉12的底部设有燃烧器13和空气入口；
预氧化悬浮焙烧炉12上部的出料口与第二旋风分离器14的进料口连通，第二旋风分离器14的出料口与蓄热还原焙烧炉15的进料口连通；蓄热还原焙烧炉15的底部设有氮气进口和还原气进口，氮气进口和还原气进口分别与氮气气源和还原气气源连通；
蓄热还原焙烧炉15的侧部设有出料口与第一氮气冷却旋风分离器16的进料口连通，第一氮气冷却旋风分离器16的出料口与第二氮气冷却旋风分离器19的进料口连通；第二氮气冷却旋风分离器19的出料口与第二流动密封阀20的进料口连通；
第二流动密封阀20的出料口与空气冷却旋风分离器22的进料口连通，第二流动密封阀20顶端的出气口与第二氮气冷却旋风分离器19的进料口连通，第二流动密封阀20的底部设有氮气入口，空气冷却旋风分离器22的出料口与磁选机23的进料口相配合，空气冷却旋风分离器22的进料口还与空压机26连通；
第一旋风分离器4的出气口与第三旋风分离器5的进料口连通，第三旋风分离器5的出气口与除尘器7的进料口连通，除尘器7的出气口与引风机9的进口连通；
第二旋风分离器14的出气口与第一旋风分离器4的进料口连通；
第一氮气冷却旋风分离器16顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉12的空气入口通过空气管道连通；第二氮气冷却旋风分离器19顶部的排气口与第一氮气冷却旋风分离器16的进料口连通；空气冷却旋风分离器22顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉12的空气入口通过空气管道连通；
给料仓2和第一旋风分离器4之间设有螺旋给料器3，螺旋给料器3的两端分别与给料仓2的出口和第一旋风分离器4的进料口相对；
第一氮气冷却旋风分离器16内部设有第一管式换热器17，第二氮气冷却旋风分离器19内部设有第二管式换热器18，空气冷却旋风分离器22内部设有第三管式换热器21；
第三旋风分离器5的放料口与第一灰斗6的进口通过管道连通，第一灰斗6的出口通过管道与蓄热还原焙烧炉15的进料口通过管道连通；
除尘器7的放料口与第二灰斗8的进口相对；
引风机9的出口与烟囱10连通；
磁选机23的精矿出口与精矿收集器25相对，尾矿出口与尾矿收集器24相对；
燃烧器13通过管道与天然气气源连通；
采用的复杂铁矿石铁品位TFe在38.10％，按质量百分比含SiO2 41.13％；方法为：
将复杂铁矿石通过高压辊磨机1磨细后，形成矿粉经储料槽的出料口放入给料仓2内；所述的矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的85％；
在启动引风机9的条件下，除尘器7、第一旋风分离器4、第三旋风分离器5、第二旋风分离器14、预氧化焙烧炉12和蓄热还原焙烧炉15内部形成负压；启动燃烧器将通入的天然气点燃，在助燃空气通入的情况下，形成高温烟气进入预氧化焙烧炉12；
给料仓2内的矿粉放入螺旋给料器3，经螺旋给料器3连续输送到第一旋风分离器4，经过一次旋风分离后的矿粉经过第一流动密封阀11进入预氧化焙烧炉12；矿粉在负压和气流作用下处于悬浮状态，并被加热至650℃进行预氧化焙烧，矿粉中的吸附水、结晶水以及其他挥发组分被脱除，且不同铁矿的矿相转化为α-Fe2O3；预氧化焙烧完成后获得的预氧化产品为预氧化焙烧料；预氧化焙烧炉内固体物料的停留时间为10min；
一次旋风分离后分离的气体进入第三旋风分离器5；二次旋风分离后分离的气体进入第一旋风分离器4；进入第三旋风分离器5的气体经过旋风分离后，分离出的粉尘物料从出料口放入第一灰斗6，分离的气体进入除尘器7，经除尘后的气体经引风机9排入烟囱10；除尘产生的粉尘物料放入第二灰斗8；
向蓄热还原焙烧炉内通入氮气和还原气；预氧化焙烧料在气流作用下进入第二旋风分离器14，经过二次旋风分离后的预氧化焙烧料放入蓄热还原焙烧炉15，在负压和气流作用下处于悬浮状态，并降温至500℃进行还原焙烧，α-Fe2O3被还原生成Fe3O4；生成还原物料从蓄热还原焙烧炉15的出料口排出；还原气的用量按还原焙烧完全反应所需CO/H2理论量的1:1倍；蓄热还原焙烧炉内的氮气和还原气的体积流量比为1:1；蓄热还原焙烧炉内固体物料的停留时间为30min；
将蓄热还原焙烧炉15排出的还原物料输送至第一氮气冷却旋风分离器16；此时从第一氮气冷却旋风分离器16的进料口通入氮气，氮气从第一氮气冷却旋风分离器16的出气口排出；还原物料在氮气气氛条件下旋风分离，旋风分离后的固体物料进入第二氮气冷却旋风分离器19；此时从第二氮气冷却旋风分离器19的进料口通入氮气，氮气从第二氮气冷却旋风分离器19的出气口排出，通入第一氮气冷却旋风分离器16的进料口；固体物料在氮气气氛条件下继续旋风分离，旋风分离后的固体物料温度降至200℃，形成冷却还原物料；还原物料在第一氮气冷却旋风分离器16和第二氮气冷却旋风分离器19内的停留时间为2min；
从第二氮气冷却旋风分离器19排出的冷却还原物料经过第二流动密封阀20，进入空气冷却旋风分离器22；此时从空气冷却旋风分离器22的进料口通过空压机26吹入空气，空气从空气冷却旋风分离器22的出气口排出；冷却还原物料在空气气氛下旋风分离，并与空气中的氧气发生再氧化反应，Fe3O4被氧化生成强磁性矿物γ-Fe2O3，获得温度≤100℃的再氧化物料从空气冷却旋风分离器22排出；
向空气冷却旋风分离器22通入的空气经过再氧化反应后，从空气冷却旋风分离器22顶部排出，进入预氧化焙烧炉12的空气入口，作为助燃气体通入燃烧器；从第一氮气冷却旋风分离器16排出的氮气经过空气管道进入预氧化焙烧炉12的空气入口；冷却还原物料在空气冷却旋风分离器22内的停留时间为1min；
再氧化物料输送到磁选机进行弱磁选，磁场强度1000Oe，磁选产生的磁性产品为铁精矿，放入精矿收集器25，产生的非磁性产品放入尾矿收集器24；铁精矿的铁品位TFe63.26％；Fe的回收率91.95％。
实施例2
矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统结构同实施例1；
采用的复杂铁矿石铁品位TFe在34.11％，按质量百分比含SiO2 47.16％；方法同实施例1，不同点在于：
(1)矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的80％；
(2)预氧化焙烧温度680℃，预氧化焙烧炉内固体物料的停留时间为5min；
(3)还原焙烧温度550℃；还原气的用量按还原焙烧完全反应所需CO/H2理论量的1:2倍；蓄热还原焙烧炉内的氮气和还原气的体积流量比为5:1；蓄热还原焙烧炉内固体物料的停留时间为20min；
(4)还原物料在第一氮气冷却旋风分离器16和第二氮气冷却旋风分离器19内的停留时间为3min；冷却还原物料温度250℃；冷却还原物料在空气冷却旋风分离器22内的停留时间为2min；
(5)磁场强度1500Oe，铁精矿的铁品位TFe 64.36％；Fe的回收率90.15％。
实施例3
矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统结构同实施例1；
采用的复杂铁矿石铁品位TFe在40.25％，按质量百分比含SiO2 36.79％；方法同实施例1，不同点在于：
(1)矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的60％；
(2)预氧化焙烧温度700℃，预氧化焙烧炉内固体物料的停留时间为2min；
(3)还原焙烧温度600℃；还原气的用量按还原焙烧完全反应所需CO/H2理论量的1.3倍；蓄热还原焙烧炉内的氮气和还原气的体积流量比为9:1；蓄热还原焙烧炉内固体物料的停留时间为10min；
(4)还原物料在第一氮气冷却旋风分离器16和第二氮气冷却旋风分离器19内的停留时间为5min；冷却还原物料温度300℃；冷却还原物料在空气冷却旋风分离器22内的停留时间为3min；
(5)磁场强度2000Oe，铁精矿的铁品位TFe 63.97％；Fe的回收率90.58％。

Claims (10)

1.一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于包括高压辊磨机、给料仓、第一旋风分离器、第一流动密封阀、预氧化悬浮焙烧炉、第二旋风分离器、蓄热还原焙烧炉、第一氮气冷却旋风分离器、第二氮气冷却旋风分离器、第二流动密封阀、空气冷却旋风分离器、磁选机、第三旋风分离器、除尘器和引风机；高压辊磨机下方的储料槽的出料口与给料仓的进口相对，给料仓的出口与第一旋风分离器的进料口相配合；第一旋风分离器的出料口与第一流动密封阀的进料口连通，第一流动密封阀的出料口与预氧化悬浮焙烧炉下部的进料口连通，第一流动密封阀的底部设有空气入口；预氧化悬浮焙烧炉的底部设有燃烧器和空气入口；预氧化悬浮焙烧炉上部的出料口与第二旋风分离器的进料口连通，第二旋风分离器的出料口与蓄热还原焙烧炉的进料口连通；蓄热还原焙烧炉的底部设有氮气进口和还原气进口，氮气进口和还原气进口分别与氮气气源和还原气气源连通；蓄热还原焙烧炉的侧部设有出料口与第一氮气冷却旋风分离器的进料口连通，第一氮气冷却旋风分离器的出料口与第二氮气冷却旋风分离器的进料口连通；第二氮气冷却旋风分离器的出料口与第二流动密封阀的进料口连通；第二流动密封阀的出料口与空气冷却旋风分离器的进料口连通，第二流动密封阀的底部设有氮气入口，空气冷却旋风分离器的出料口与磁选机的进料口相配合，空气冷却旋风分离器的进料口还与空压机连通；第一旋风分离器的出气口与第三旋风分离器的进料口连通，第三旋风分离器的出气口与除尘器的进料口连通，除尘器的出气口与引风机的进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的第二旋风分离器的出气口与第一旋风分离器的进料口连通。
3.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的第一氮气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通；第二氮气冷却旋风分离器顶部的排气口与第一氮气冷却旋风分离器的进料口连通；空气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通。
4.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的给料仓和第一旋风分离器之间设有螺旋给料器，螺旋给料器的两端分别与给料仓的出口和第一旋风分离器的进料口相对。
5.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的第一氮气冷却旋风分离器内部设有第一管式换热器，第二氮气冷却旋风分离器内部设有第二管式换热器，空气冷却旋风分离器内部设有第三管式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的第三旋风分离器的放料口与第一灰斗的进口通过管道连通。
7.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述的引风机的出口与烟囱连通。
8.根据权利要求1所述的一种矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统，其特征在于所述磁选机的精矿出口与精矿收集器相对，尾矿出口与尾矿收集器相对。
9.一种权利要求1所述的矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统的使用方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将复杂铁矿石通过高压辊磨机磨细后，形成矿粉经储料槽的出料口放入给料仓内；所述的复杂铁矿石的铁品位TFe在25～45％；所述的矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的50～90％；
(2)在启动引风机的条件下，除尘器、第一旋风分离器、第三旋风分离器、第二旋风分离器、预氧化焙烧炉和蓄热还原焙烧炉内部形成负压；启动燃烧器将通入的天然气点燃，在助燃空气通入的情况下，形成高温烟气进入预氧化焙烧炉；
(3)将给料仓中的矿粉输送到第一旋风分离器内，经过一次旋风分离后的矿粉经过第一流动密封阀进入预氧化焙烧炉；矿粉在负压和气流作用下处于悬浮状态，并被加热至650～700℃进行预氧化焙烧，矿粉中的吸附水、结晶水以及其他挥发组分被脱除，且不同铁矿的矿相转化为α-Fe2O3；预氧化焙烧完成后获得的预氧化产品为预氧化焙烧料；
(4)向蓄热还原焙烧炉内通入氮气和还原气；预氧化焙烧料在气流作用下进入第二旋风分离器，经过二次旋风分离后的预氧化焙烧料放入蓄热还原焙烧炉，在负压和气流作用下处于悬浮状态，并降温至500～600℃进行还原焙烧，α-Fe2O3被还原生成Fe3O4；生成还原物料从蓄热还原焙烧炉的出料口排出；
(5)将蓄热还原焙烧炉排出的还原物料输送至第一氮气冷却旋风分离器；此时从第一氮气冷却旋风分离器的进料口通入氮气，氮气从第一氮气冷却旋风分离器的出气口排出；还原物料在氮气气氛条件下旋风分离，旋风分离后的固体物料进入第二氮气冷却旋风分离器；此时从第二氮气冷却旋风分离器的进料口通入氮气，氮气从第二氮气冷却旋风分离器的出气口排出；固体物料在氮气气氛条件下继续旋风分离，旋风分离后的固体物料温度降至200～300℃，形成冷却还原物料，从第二氮气冷却旋风分离器的出料口排出；
(6)从第二氮气冷却旋风分离器排出的冷却还原物料经过第二流动密封阀，进入空气冷却旋风分离器；此时从空气冷却旋风分离器的进料口通过空压机吹入空气，空气从空气冷却旋风分离器的出气口排出；冷却还原物料在空气气氛下旋风分离，并与空气中的氧气发生再氧化反应，Fe3O4被氧化生成强磁性矿物γ-Fe2O3，获得温度≤100℃的再氧化物料从空气冷却旋风分离器排出；
(7)再氧化物料输送到磁选机23进行弱磁选，磁场强度1000～2000Oe，获得的磁性产品为铁精矿。
10.根据权利要求9所述的矿相分段精准调控的复杂铁矿石强化分选系统的使用方法，其特征在于步骤(6)中，向空气冷却旋风分离器通入的空气经过再氧化反应后，从空气冷却旋风分离器顶部排出，进入预氧化焙烧炉的空气入口，作为助燃气体通入燃烧器；从第一氮气冷却旋风分离器排出的氮气经过空气管道进入预氧化焙烧炉的空气入口；从第二氮气冷却旋风分离器排出的氮气通入第一氮气冷却旋风分离器的进料口。
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