CN111500854A - 一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统及方法，系统包括给料仓、文丘里干燥器、第一旋风预热器、第二旋风预热器、预氧化悬浮焙烧炉、热分离旋风筒、悬浮还原焙烧炉、收集仓、磨矿机、磁选机和引风机；方法为：(1)将铁锰矿石破碎；(2)连续输送到文丘里干燥器；(3)启动引风机，使系统内产生负压；文丘里干燥器内燃烧烟气与粉矿混合脱除吸附水；(4)进入第一旋风预热器和第二旋风预热器预热后进入预氧化悬浮焙烧炉；(5)悬浮焙烧后经热分离旋风筒进入悬浮还原焙烧炉；(6)500～650℃悬浮还原焙烧；(7)经三级冷却旋风筒进入收集仓；(8)经磨矿后磁选。本发明装置及方法与具有传热传质效率高，能耗低，对不同种类铁锰矿石的适应性强，处理能力大，适合大规模工业生产等优点。

Description

一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统及方法
技术领域
本发明涉及属于选矿技术领域，特别涉及一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统及方法。
背景技术
锰在高性能优质钢铁材料生产过程中具有不可替代性，90％的锰应用于钢铁工业，但目前优质铁矿资源和锰矿资源占比越来越低，同时低品位和多金属共伴生的铁锰矿产资源尚未获得开发和利用，如铁锰矿石有广泛分布，储量巨大，但因矿石铁锰嵌布关系紧密，性质接近，采用常规选矿手段无法实现高效利用，尚无经济可行的资源化利用手段。
专利CN201410038273.5公开了一种强化高铁锰矿石铁锰分离的添加剂和方法；添加剂由硫酸钠、硫代硫酸钠、碳酸钠和硫化钠按一定的质量比例组成；方法是依次经造块，干燥，还原焙烧，焙烧产品再经冷却后破碎、磨矿、磁选分离，得金属铁粉和富含MnO的非磁性物；该发明实现了铁锰分离，但需添加大量添加剂，成本高，且硫化物添加剂的引入产生SO2对环境破坏较大。
专利CN200810246124.2公开了一种铁锰结核选矿车，通过磁性旋转轮旋转时将铁锰矿之外矿物甩出，而将铁锰矿带到矿箱；该发明的显著效果是，利用磁性吸引铁锰矿吸出实现初步富集，但无法实现铁矿物和锰矿物的进一步回收，无法得到合格的铁矿物和锰矿物最终产品。
实现铁锰矿石资源化利用，获得最终高品质铁精矿和锰矿产品的新技术和工业化装备，完成铁锰矿石高效、清洁生产具有重要的经济效益和社会价值。
发明内容
针对现有铁锰矿石传统工艺利用开发存在的能耗高、处理能力低、成本高、添加剂量大、环境污染等技术问题，本发明提供一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统及方法。
本发明的工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统包括给料仓2、文丘里干燥器5、第一旋风预热器6、第二旋风预热器7、预氧化悬浮焙烧炉8、热分离旋风筒10、悬浮还原焙烧炉12、收集仓18、磨矿机19、磁选机20和引风机26；给料仓2的出口与螺旋给料机4相对，螺旋给料机4的与文丘里干燥器5的进料口相对；文丘里干燥器5的出料口与第一旋风预热器6的进料口连通，第一旋风预热器6的出料口与第二旋风预热器7的进料口连通，第二旋风预热器7的出料口与预氧化悬浮焙烧炉8下方的进料口连通，预氧化悬浮焙烧炉8底部设有燃烧器和进气口，预氧化悬浮焙烧炉8上部通过管道与热分离旋风筒10的进料口连通，热分离旋风筒10的出料口与第一流动密封阀11的进口连通，第一流动密封阀11的出口与悬浮还原焙烧炉12顶部的进料口连通，悬浮还原焙烧炉12的底部设有多个进气口，多个进气口同时与煤气气源29和氮气气源30连通；悬浮还原焙烧炉12侧部的出料口与第二流动密封阀14的进口连通，第二流动密封阀14的出口与第一冷却旋风筒15的进料口连通，第一冷却旋风筒15的出料口与第二冷却旋风筒16的进料口连通，第二冷却旋风筒16的出料口与第三冷却旋风筒17的进料口连通，第三冷却旋风筒17的出料口与收集仓18的进口连通；收集仓18的出口与磨矿机19的进口相配合，磨矿机19的出口与磁选机20的进料口相配合；第一旋风预热器6的出气口与收尘器23的进气口连通，收尘器23的出气口与引风机26连通。
上述装置中，给料仓2上方设有送料皮带1，用于向给料仓2传输物料。
上述装置中，给料仓2和螺旋给料机4之间设有失重式给料机3，失重式给料机3分别与给料仓2的出口和螺旋给料机4的进料端相对。
上述装置中，收尘器23的出料口与空气斜槽24相对，空气斜槽24的出料口与斗式提升机25的进口相对，斗式提升机25的出口与热分离旋风筒10的进料口连通；热分离旋风筒10的出气口与第二旋风预热器7的进料口连通；第二旋风预热器7的出气口通过管道与文丘里干燥器5底部的进气口连通，该管道上设有第二辅助燃烧器9-3，第二辅助燃烧器9-3与煤气气源29连通。
上述装置中，悬浮还原焙烧炉12顶部设有排气口与旋风分离器13底部进料口连通，旋风分离器13的出气口与预氧化悬浮焙烧炉8下部的进料口连通，旋风分离器13的出料口与悬浮还原焙烧炉12顶部的第二进料口连通。
上述装置中，第三冷却旋风筒17的出气口与第二冷却旋风筒16的进料口连通；第二冷却旋风筒16的出气口与第一冷却旋风筒15的进料口连通；第一冷却旋风筒15的出气口与预氧化悬浮焙烧炉8底部的进气口连通；第三冷却旋风筒17的进气口设有空气管道用于通入空气31。
上述装置中，预氧化悬浮焙烧炉8底部设有的燃烧器由主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2组成，主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2分别与煤气气源29连通。
上述装置中，引风机26的出口与烟囱27连通。
上述装置中，磁选机20的磁性产品出口和非磁性产品出口分别与铁精矿收集器21和锰精矿收集器22相对。
上述装置中，预氧化悬浮焙烧炉8、悬浮还原焙烧炉12和收尘器23装配有电偶测温装置和压力传感器用于检测温度和压力。
上述装置中，第一冷却旋风筒15、第二冷却旋风筒16和第三冷却旋风筒17装配有电偶测温装置和压力传感器用于检测温度和压力。
本发明的工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧方法是采用上述系统，按以下步骤进行：
1、将铁锰矿石破碎至粒径-1mm的部分占总质量≥80％，获得粉矿；所述的铁锰矿石的铁品位TFe 30～55％，锰品位TMn 10～30％；
2、将粉矿置于给料仓2内，然后输送到螺旋给料机4，通过螺旋给料机4连续输送到文丘里干燥器5内；
3、启动引风机26，使收尘器23、第一旋风预热器6、第二旋风预热器7、文丘里干燥器5、热分离旋风筒10和预氧化悬浮焙烧炉8内产生负压；向文丘里干燥器5内通入燃烧烟气，燃烧烟气与粉矿混合，脱除粉矿的吸附水；控制文丘里干燥器5的出料口的物料温度为150～180℃；
4、燃烧烟气和脱除吸附水的粉矿从文丘里干燥器5进入第一旋风预热器6，经旋风分离后的固体物料进入第二旋风预热器7，经二次旋风分离后的固体物料在第二旋风预热器7内被预热至400～700℃，然后进入预氧化悬浮焙烧炉8；
5、启动燃烧器将通入的煤气燃烧生成高温烟气进入预氧化悬浮焙烧炉8，同时通过进气口向预氧化悬浮焙烧炉8通入空气，在气流以及负压作用下，预氧化悬浮焙烧炉8内的固体物料处于悬浮状态，并被加热至550～900℃进行焙烧，固体物料中的碳酸盐矿物发生热分解，锰矿物和铁矿物发生氧化反应；焙烧后的全部物料随气流从预氧化悬浮焙烧炉8上部排出，进入热分离旋风筒10；经旋风分离后的固体物料作为氧化渣粉，从热分离旋风筒10排出，经第一流动密封阀11进入悬浮还原焙烧炉12；
6、从悬浮还原焙烧炉12底部通入煤气和氮气，氧化渣粉在气流以及负压作用下处于悬浮状态，并在500～650℃进行还原焙烧，弱磁性Fe2O3经还原生成强磁性的Fe3O4，Mn2O3被还原生成和MnO；还原焙烧后的固体物料作为还原渣粉，从悬浮还原焙烧炉12侧部排出；
7、从悬浮还原焙烧炉12排出的还原渣粉进入第二流动密封阀14后，再依次经过第一冷却旋风筒15、第二冷却旋风筒16和第三冷却旋风筒17后，降温至≤200℃进入收集仓18；
8、收集仓18内的还原渣粉输送至磨矿机19，经磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量75～85％，然后进入磁选机20进行磁选；磁选分离出的磁性产品作为铁精矿，非磁性产品作为锰精矿。
上述的方法中，通过送料皮带1向给料仓2传输粉矿。
上述的方法中，给料仓2内的粉矿通过失重式给料机3连续输送到螺旋给料机4。
上述的方法中，粉矿进入第一旋风预热器6后，分离出的气体从第一旋风预热器6排出后进入收尘器23，经除尘后的气体进入引风机26；除尘产生的粉尘排出后，经空气斜槽24进入斗式提升机25；通过斗式提升机25将粉尘传输到热分离旋风筒10；热分离旋风筒10在旋风分离过程中分离出的气体通入第二旋风预热器7；第二旋风预热器7在旋风分离过程中分离出的气体通入文丘里干燥器5，该管道上设置的第二辅助燃烧器9-3同时向文丘里干燥器5内通入燃烧烟气。
上述方法中，悬浮还原焙烧炉12在还原焙烧过程中产生气体从顶部的排气口通入旋风分离器13；旋风分离器13分离出的粉尘通过悬浮还原焙烧炉12顶部的第二进料口返回悬浮还原焙烧炉12，分离出的气体通入预氧化悬浮焙烧炉8下部的进料口。
上述方法中，第三冷却旋风筒17在旋风分离过程中分离的气体通入第二冷却旋风筒16的进料口；第二冷却旋风筒16在旋风分离过程中分离的气体通入第一冷却旋风筒15的进料口；第一冷却旋风筒15在旋风分离过程中分离的气体通入预氧化悬浮焙烧炉8底部的进气口；同时通过第三冷却旋风筒17的进气口通入空气31。
上述方法中，预氧化悬浮焙烧炉8底部设置的燃烧器由主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2组成，分别通过煤气气源29通入煤气。
上述方法中，悬浮还原焙烧炉12的多个进气口通过煤气气源29和氮气气源30通入煤气和氮气。
上述方法中，引风机26排出的气体28通过烟囱27排放。
上述方法中，磁选分离出的磁性产品进入铁精矿收集器21，非磁性产品进入锰精矿收集器22。
上述方法中，分别通过预氧化悬浮焙烧炉8、悬浮还原焙烧炉12和收尘器23装配的电偶测温装置和压力传感器检测温度和压力。
上述方法中，分别通过第一旋风筒15、第二冷却旋风筒16和第三冷却旋风筒17装配的偶测温装置和压力传感器检测温度和压力。
上述方法中，进入预氧化悬浮焙烧炉8的固体物料在氧化悬浮焙烧炉8内的停留时间60～300s。
上述方法中，氧化渣粉在悬浮还原焙烧炉12内的停留时间10～70min。
上述的煤气为发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气或裂解天然气。
上述方法中，从悬浮还原焙烧炉12底部通入煤气和氮气时，煤气的通入量按煤气中H2/CO与氧化渣粉中的Fe2O3和Mn2O3完全反应理论所需量的1.1～1.3倍，完全反应所依据的反应式为：
Fe2O3+H2/CO→Fe2O3+H2O/CO2和
Mn2O3+H2/CO→MnO+H2O/CO2；
同时控制煤气在预氧化焙烧炉内的体积浓度为20～40％。
上述方法中，磁选时磁场强度1000～2000Oe。
上述的铁精矿TFe品位65～68％，锰精矿的TMn品位45～51％。
本发明装置及方法与当前铁锰矿石的传统选矿工艺和焙烧工艺相比具有传热传质效率高，能耗低，对不同种类铁锰矿石的适应性强，处理能力大，适合大规模工业生产等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统结构示意图；
图中，1、送料皮带，2、给料仓，3、失重式给料机，4、螺旋给料器，5、文丘里干燥器，6、第一旋风预热器，7、第二旋风预热器，8、预氧化悬浮焙烧炉，9-1、主燃烧器，9-2、第一辅助燃烧器，9-3、第二辅助燃烧器，10、旋风分离筒，11、第一流动密封阀，12、悬浮还原焙烧炉，13、旋风分离器，14、第二流动密封阀，15、第一冷却旋风筒，16、第二冷却旋风筒，17、第三冷却旋风筒，18、收集仓，19、磨矿机，20、磁选机，21、铁精矿收集器，22、锰精矿收集器，23、除尘器，24、空气斜槽，25、斗式提升机，26、引风机，27、烟囱，28、烟气，29、煤气气源，30、氮气气源，31、空气；
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送料皮带、失重式给料机、螺旋给料机和文丘里干燥器为市购产品。
本发明实施例中采用的空气斜槽和斗式提升机为市购产品。
本发明实施例中采用的第一冷却旋风筒、第二冷却旋风筒、第三冷却旋风筒、第一旋风预热器和第二旋风预热器均为市购旋风分离器。
本发明实施例中采用的除尘器为市购布袋除尘器。
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；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。
本发明实施例中分别通过预氧化悬浮焙烧炉8、悬浮还原焙烧炉12和收尘器23装配的电偶测温装置和压力传感器检测温度和压力。
本发明实施例中分别通过第一旋风筒15、第二冷却旋风筒16和第三冷却旋风筒17装配的偶测温装置和压力传感器检测温度和压力。
本发明实施例中的煤气为发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气或裂解天然气。
实施例1
工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统结构如图1所示，包括给料仓2、文丘里干燥器5、第一旋风预热器6、第二旋风预热器7、预氧化悬浮焙烧炉8、热分离旋风筒10、悬浮还原焙烧炉12、收集仓18、磨矿机19、磁选机20和引风机26；
给料仓2上方设有送料皮带1，用于向给料仓2传输物料；给料仓2和螺旋给料机4之间设有失重式给料机3，失重式给料机3分别与给料仓2的出口和螺旋给料机4的进料端相对，螺旋给料机4的与文丘里干燥器5的进料口相对；
文丘里干燥器5的出料口与第一旋风预热器6的进料口连通，第一旋风预热器6的出料口与第二旋风预热器7的进料口连通，第二旋风预热器7的出料口与预氧化悬浮焙烧炉8下方的进料口连通，预氧化悬浮焙烧炉8底部设有燃烧器和进气口，预氧化悬浮焙烧炉8上部通过管道与热分离旋风筒10的进料口连通，热分离旋风筒10的出料口与第一流动密封阀11的进口连通，第一流动密封阀11的出口与悬浮还原焙烧炉12顶部的进料口连通，悬浮还原焙烧炉12的底部设有多个进气口，多个进气口同时与煤气气源29和氮气气源30连通；
悬浮还原焙烧炉12侧部的出料口与第二流动密封阀14的进口连通，第二流动密封阀14的出口与第一冷却旋风筒15的进料口连通，第一冷却旋风筒15的出料口与第二冷却旋风筒16的进料口连通，第二冷却旋风筒16的出料口与第三冷却旋风筒17的进料口连通，第三冷却旋风筒17的出料口与收集仓18的进口连通；
收集仓18的出口与磨矿机19的进口相配合，磨矿机19的出口与磁选机20的进料口相配合；第一旋风预热器6的出气口与收尘器23的进气口连通，收尘器23的出气口与引风机26连通；
收尘器23的出料口与空气斜槽24相对，空气斜槽24的出料口与斗式提升机25的进口相对，斗式提升机25的出口与热分离旋风筒10的进料口连通；热分离旋风筒10的出气口与第二旋风预热器7的进料口连通；第二旋风预热器7的出气口通过管道与文丘里干燥器5底部的进气口连通，该管道上设有第二辅助燃烧器9-3，第二辅助燃烧器9-3与煤气气源29连通；
悬浮还原焙烧炉12顶部设有排气口与旋风分离器13底部进料口连通，旋风分离器13的出气口与预氧化悬浮焙烧炉8下部的进料口连通，旋风分离器13的出料口与悬浮还原焙烧炉12顶部的第二进料口连通；
第三冷却旋风筒17的出气口与第二冷却旋风筒16的进料口连通；第二冷却旋风筒16的出气口与第一冷却旋风筒15的进料口连通；第一冷却旋风筒15的出气口与预氧化悬浮焙烧炉8底部的进气口连通；第三冷却旋风筒17的进气口设有空气管道用于通入空气31；
预氧化悬浮焙烧炉8底部设有的燃烧器由主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2组成，主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2分别与煤气气源29连通；
引风机26的出口与烟囱27连通；
磁选机20的磁性产品出口和非磁性产品出口分别与铁精矿收集器21和锰精矿收集器22相对；
采用的铁锰矿石的铁品位TFe 41.56％，锰品位TMn 15.68％；方法为：
将铁锰矿石破碎至粒径-1mm的部分占总质量80％，获得粉矿；
通过送料皮带1向给料仓2传输粉矿，给料仓2内的粉矿通过失重式给料机3连续输送到螺旋给料机4，通过螺旋给料机4连续输送到文丘里干燥器5内；
启动引风机26，使收尘器23、第一旋风预热器6、第二旋风预热器7、文丘里干燥器5、热分离旋风筒10和预氧化悬浮焙烧炉8内产生负压；向文丘里干燥器5内通入燃烧烟气，燃烧烟气与粉矿混合，脱除粉矿的吸附水；控制文丘里干燥器5的出料口的物料温度为150℃；
燃烧烟气和脱除吸附水的粉矿从文丘里干燥器5进入第一旋风预热器6，经旋风分离后的固体物料进入第二旋风预热器7，经二次旋风分离后的固体物料在第二旋风预热器7内被预热至400℃，然后进入预氧化悬浮焙烧炉8；
粉矿进入第一旋风预热器6后，分离出的气体从第一旋风预热器6排出后进入收尘器23，经除尘后的气体进入引风机26；引风机26排出的气体28通过烟囱27排放；
除尘产生的粉尘排出后，经空气斜槽24进入斗式提升机25；通过斗式提升机25将粉尘传输到热分离旋风筒10；热分离旋风筒10在旋风分离过程中分离出的气体通入第二旋风预热器7；第二旋风预热器7在旋风分离过程中分离出的气体通入文丘里干燥器5，该管道上设置的第二辅助燃烧器9-3同时向文丘里干燥器5内通入燃烧烟气；
启动燃烧器将通入的煤气燃烧生成高温烟气进入预氧化悬浮焙烧炉8，同时通过进气口向预氧化悬浮焙烧炉8通入空气，在气流以及负压作用下，预氧化悬浮焙烧炉8内的固体物料处于悬浮状态，并被加热至550℃进行焙烧，固体物料中的碳酸盐矿物发生热分解，锰矿物和铁矿物发生氧化反应；焙烧后的全部物料随气流从预氧化悬浮焙烧炉8上部排出，进入热分离旋风筒10；经旋风分离后的固体物料作为氧化渣粉，从热分离旋风筒10排出，经第一流动密封阀11进入悬浮还原焙烧炉12；进入预氧化悬浮焙烧炉8的固体物料在氧化悬浮焙烧炉8内的停留时间300s；
预氧化悬浮焙烧炉8底部设置的燃烧器由主燃烧器9-1和第一辅助燃烧器9-2组成，分别通过煤气气源29通入煤气；
悬浮还原焙烧炉12的多个进气口通过煤气气源29和氮气气源30通入煤气和氮气，氧化渣粉在气流以及负压作用下处于悬浮状态，并在500℃进行还原焙烧，弱磁性Fe2O3经还原生成强磁性的Fe3O4，Mn2O3被还原生成和MnO；还原焙烧后的固体物料作为还原渣粉，从悬浮还原焙烧炉12侧部排出；氧化渣粉在悬浮还原焙烧炉12内的停留时间70min；
从悬浮还原焙烧炉12底部通入煤气和氮气时，煤气的通入量按煤气中H2/CO与氧化渣粉中的Fe2O3和Mn2O3完全反应理论所需量的1.1倍；同时控制煤气在预氧化焙烧炉内的体积浓度为40％；
悬浮还原焙烧炉12在还原焙烧过程中产生气体从顶部的排气口通入旋风分离器13；旋风分离器13分离出的粉尘通过悬浮还原焙烧炉12顶部的第二进料口返回悬浮还原焙烧炉12，分离出的气体通入预氧化悬浮焙烧炉8下部的进料口；
从悬浮还原焙烧炉12排出的还原渣粉进入第二流动密封阀14后，再依次经过第一冷却旋风筒15、第二冷却旋风筒16和第三冷却旋风筒17后，降温至≤200℃进入收集仓18；
第三冷却旋风筒17在旋风分离过程中分离的气体通入第二冷却旋风筒16的进料口；第二冷却旋风筒16在旋风分离过程中分离的气体通入第一冷却旋风筒15的进料口；第一冷却旋风筒15在旋风分离过程中分离的气体通入预氧化悬浮焙烧炉8底部的进气口；同时通过第三冷却旋风筒17的进气口通入空气31；
收集仓18内的还原渣粉输送至磨矿机19，经磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量75％，然后进入磁选机20进行磁选，磁选时磁场强度2000Oe；磁选分离出的磁性产品作为铁精矿，非磁性产品作为锰精矿；磁选分离出的磁性产品进入铁精矿收集器21，非磁性产品进入锰精矿收集器22；铁精矿TFe品位67.18％，锰精矿的TMn品位50.30％。
实施例2
工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统结构同实施例1；
采用的铁锰矿石的铁品位TFe 43.87％，锰品位TMn 23.51％；方法同实施例1，不同点在于：
(1)铁锰矿石破碎至粒径-1mm的部分占总质量85％；
(2)控制文丘里干燥器5的出料口的物料温度为160℃；固体物料在第二旋风预热器7内被预热至550℃；
(3)预氧化悬浮焙烧炉8内的固体物料被加热至700℃进行焙烧，在预氧化悬浮焙烧炉8内的停留时间180s；
(4)还原焙烧温度600℃；氧化渣粉在悬浮还原焙烧炉12内的停留时间30min；煤气的通入量按煤气中H2/CO与氧化渣粉中的Fe2O3和Mn2O3完全反应理论所需量的1.2倍；控制煤气在预氧化焙烧炉内的体积浓度为30％；
(5)还原渣粉磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量80％；磁选时磁场强度1500Oe；铁精矿TFe品位65.2％，锰精矿的TMn品位45.51％。
实施例3
工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统结构同实施例1；
采用的铁锰矿石的铁品位TFe 39.62％，锰品位TMn 19.38％；方法同实施例1，不同点在于：
(1)铁锰矿石破碎至粒径-1mm的部分占总质量90％；
(2)控制文丘里干燥器5的出料口的物料温度为180℃；固体物料在第二旋风预热器7内被预热至700℃；
(3)预氧化悬浮焙烧炉8内的固体物料被加热至900℃进行焙烧，在预氧化悬浮焙烧炉8内的停留时间60s；
(4)还原焙烧温度650℃；氧化渣粉在悬浮还原焙烧炉12内的停留时间10min；煤气的通入量按煤气中H2/CO与氧化渣粉中的Fe2O3和Mn2O3完全反应理论所需量的1.3倍；控制煤气在预氧化焙烧炉内的体积浓度为20％；
(5)还原渣粉磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量85％；磁选时磁场强度1000Oe；铁精矿TFe品位66.4％，锰精矿的TMn品位47.9％。

Claims (10)

1.一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于包括给料仓、文丘里干燥器、第一旋风预热器、第二旋风预热器、预氧化悬浮焙烧炉、热分离旋风筒、悬浮还原焙烧炉、收集仓、磨矿机、磁选机和引风机；给料仓的出口与螺旋给料机相对，螺旋给料机的与文丘里干燥器的进料口相对；文丘里干燥器的出料口与第一旋风预热器的进料口连通，第一旋风预热器的出料口与第二旋风预热器的进料口连通，第二旋风预热器的出料口与预氧化悬浮焙烧炉下方的进料口连通，预氧化悬浮焙烧炉底部设有燃烧器和进气口，预氧化悬浮焙烧炉上部通过管道与热分离旋风筒的进料口连通，热分离旋风筒的出料口与第一流动密封阀的进口连通，第一流动密封阀的出口与悬浮还原焙烧炉顶部的进料口连通，悬浮还原焙烧炉的底部设有多个进气口，多个进气口同时与煤气气源和氮气气源连通；悬浮还原焙烧炉侧部的出料口与第二流动密封阀的进口连通，第二流动密封阀的出口与第一冷却旋风筒的进料口连通，第一冷却旋风筒的出料口与第二冷却旋风筒的进料口连通，第二冷却旋风筒的出料口与第三冷却旋风筒的进料口连通，第三冷却旋风筒的出料口与收集仓的进口连通；收集仓的出口与磨矿机的进口相配合，磨矿机的出口与磁选机的进料口相配合；第一旋风预热器的出气口与收尘器的进气口连通，收尘器的出气口与引风机连通。
2.根据权利要求1所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于所述的给料仓和螺旋给料机之间设有失重式给料机，失重式给料机分别与给料仓的出口和螺旋给料机的进料端相对。
3.根据权利要求1所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于所述的收尘器的出料口与空气斜槽相对，空气斜槽的出料口与斗式提升机的进口相对，斗式提升机的出口与热分离旋风筒的进料口连通；热分离旋风筒的出气口与第二旋风预热器的进料口连通；第二旋风预热器的出气口通过管道与文丘里干燥器底部的进气口连通，该管道上设有第二辅助燃烧器，第二辅助燃烧器与煤气气源连通。
4.根据权利要求1所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于所述的悬浮还原焙烧炉顶部设有排气口与旋风分离器底部进料口连通，旋风分离器的出气口与预氧化悬浮焙烧炉下部的进料口连通，旋风分离器的出料口与悬浮还原焙烧炉顶部的第二进料口连通。
5.根据权利要求1所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于所述的第三冷却旋风筒的出气口与第二冷却旋风筒的进料口连通；第二冷却旋风筒的出气口与第一冷却旋风筒的进料口连通；第一冷却旋风筒的出气口与预氧化悬浮焙烧炉底部的进气口连通；第三冷却旋风筒的进气口设有空气管道用于通入空气。
6.根据权利要求1所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧系统，其特征在于所述的预氧化悬浮焙烧炉底部设有的燃烧器由主燃烧器和第一辅助燃烧器组成，主燃烧器和第一辅助燃烧器分别与煤气气源连通。
7.一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧方法，其特征在于采用权利要求1所述的系统，按以下步骤进行：
(1)将铁锰矿石破碎至粒径-1mm的部分占总质量≥80％，获得粉矿；所述的铁锰矿石的铁品位TFe 30～55％，锰品位TMn 10～30％；
(2)将粉矿置于给料仓内，然后输送到螺旋给料机，通过螺旋给料机连续输送到文丘里干燥器内；
(3)启动引风机，使收尘器、第一旋风预热器、第二旋风预热器、文丘里干燥器、热分离旋风筒和预氧化悬浮焙烧炉内产生负压；向文丘里干燥器内通入燃烧烟气，燃烧烟气与粉矿混合，脱除粉矿的吸附水；控制文丘里干燥器的出料口的物料温度为150～180℃；
(4)燃烧烟气和脱除吸附水的粉矿从文丘里干燥器进入第一旋风预热器，经旋风分离后的固体物料进入第二旋风预热器，经二次旋风分离后的固体物料在第二旋风预热器内被预热至400～700℃，然后进入预氧化悬浮焙烧炉；
(5)启动燃烧器将通入的煤气燃烧生成高温烟气进入预氧化悬浮焙烧炉，同时通过进气口向预氧化悬浮焙烧炉通入空气，在气流以及负压作用下，预氧化悬浮焙烧炉内的固体物料处于悬浮状态，并被加热至550～900℃进行焙烧，固体物料中的碳酸盐矿物发生热分解，锰矿物和铁矿物发生氧化反应；焙烧后的全部物料随气流从预氧化悬浮焙烧炉上部排出，进入热分离旋风筒；经旋风分离后的固体物料作为氧化渣粉，从热分离旋风筒排出，经第一流动密封阀进入悬浮还原焙烧炉；
(6)从悬浮还原焙烧炉底部通入煤气和氮气，氧化渣粉在气流以及负压作用下处于悬浮状态，并在500～650℃进行还原焙烧，弱磁性Fe2O3经还原生成强磁性的Fe3O4，Mn2O3被还原生成和MnO；还原焙烧后的固体物料作为还原渣粉，从悬浮还原焙烧炉侧部排出；
(7)从悬浮还原焙烧炉排出的还原渣粉进入第二流动密封阀后，再依次经过第一冷却旋风筒、第二冷却旋风筒和第三冷却旋风筒后，降温至≤200℃进入收集仓；
(8)收集仓内的还原渣粉输送至磨矿机，经磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量75～85％，然后进入磁选机进行磁选；磁选分离出的磁性产品作为铁精矿，非磁性产品作为锰精矿。
8.根据权利要求7所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧方法，其特征在于步骤(4)中，粉矿进入第一旋风预热器后，分离出的气体从第一旋风预热器排出后进入收尘器，经除尘后的气体进入引风机；除尘产生的粉尘排出后，经空气斜槽进入斗式提升机；通过斗式提升机将粉尘传输到热分离旋风筒；热分离旋风筒在旋风分离过程中分离出的气体通入第二旋风预热器；第二旋风预热器在旋风分离过程中分离出的气体通入文丘里干燥器，该管道上设置的第二辅助燃烧器同时向文丘里干燥器内通入燃烧烟气。
9.根据权利要求7所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧方法，其特征在于步骤(6)中，悬浮还原焙烧炉在还原焙烧过程中产生气体从顶部的排气口通入旋风分离器；旋风分离器分离出的粉尘通过悬浮还原焙烧炉顶部的第二进料口返回悬浮还原焙烧炉，分离出的气体通入预氧化悬浮焙烧炉下部的进料口。
10.根据权利要求7所述的一种工业化处理铁锰矿石的悬浮焙烧方法，其特征在于步骤(7)中，第三冷却旋风筒在旋风分离过程中分离的气体通入第二冷却旋风筒的进料口；第二冷却旋风筒在旋风分离过程中分离的气体通入第一冷却旋风筒的进料口；第一冷却旋风筒在旋风分离过程中分离的气体通入预氧化悬浮焙烧炉底部的进气口；同时通过第三冷却旋风筒的进气口通入空气。
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Patentee before: Northeastern University