CN112941306A - 一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种微细粒钛铁矿选择性焙烧‑磁选的装置及方法，装置包括料仓、多级旋风预热器、氧化反应器、悬浮加热炉、还原反应器和弱磁选机；方法为：(1)微细粒钛铁矿置于料仓；(2)启动引风机形成负压；(3)启动燃烧器产生富氧高温烟气给入悬浮焙烧炉；(4)料仓放出的微细粒钛铁矿预热后进入氧化反应器，生成预氧化物料进入悬浮焙烧炉；(5)二次氧化生成氧化物料经旋风分离筒进入还原反应器；(6)与还原气发生还原反应生成还原物料；(7)经旋风分离筒进入换热器，降温后进行弱磁选。本发明装置及方法能实现对现有难以选别的微细粒钛铁矿进行直接利用，系统内部能量利用率高，设备处理量大，便于自动化操作，易实现工业化。

Description

一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置及方法

技术领域

本发明属于矿物加工及冶金技术领域，特别涉及一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置及方法。

背景技术

钛是一种重要的战略资源，金属钛及钛合金无毒无磁性、耐高温，且具有硬度高、抗拉强度高、密度小和抗腐蚀性强等功能特性，已广泛应用于航天航空、船舶、医药、材料等领域。攀西地区是中国最大的钛资源基地，钛资源量占全国钛储量的90％，常规钛铁矿选矿方法为粗粒重选-电选，细粒强磁选-浮选。

专利CN109433406A公开了一种斜板浓密机溢流中超微细粒钛铁矿的回收方法，该方法将斜板浓密机溢流再浓缩，经高梯度磁选机磁选后，粗精矿先浮选脱硫，再经过一粗三精一扫选别，最终得到TiO₂品位44％～47％、浮选作业回收率大于45％的钛精矿产品，该专利采用传统选矿方法实现了微细粒钛铁矿在一定程度上的富集，但选别流程长，药剂用量大，精矿品位和回收率都偏低，经济效益不高。

由于受到铁矿开发利用的限制，进入选钛作业的矿石粒度偏细，大量微细粒级的钛铁矿流失在尾矿中，造成钛资源的严重浪费，钛资源的总回收率只有16％左右。受自身粒度的影响，微细粒钛铁矿磁选回收所需要的磁场力大幅增大，而常规高梯度强磁选机不能达到此要求；由于粒度过细，药剂选择性差，且超过了浮选气泡的选别下限，导致微细粒钛铁矿选别回收率很低。因此，实现微细粒钛铁矿中有价组分的高效回收对于我国钛资源的高效开发与利用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置及方法，目的主要是克服微细粒钛铁矿磁选回收所需要的磁场力过大，难以得到有效回收的问题，通过多级旋风预热器串联，再与氧化反应器、悬浮焙烧炉、旋风分离筒、还原反应器和冷却器串联，最后配合磁选设备，对微细粒钛铁矿氧化与还原过程的物相进行精准调控，将钛铁矿中的铁物相选择性转化为强磁性磁铁矿再进行选别，从而实现微细粒钛铁矿中有价组分的高效回收利用。

本发明的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置包括料仓1、一级旋风预热器3、二级旋风预热器4、三级旋风预热器5、氧化反应器6、悬浮加热炉7、第一旋风分离筒8、还原反应器9、第二旋风分离筒10、水冷换热器11和弱磁选机12；料仓1的出料口与螺旋给料器2的进料口相对，螺旋给料器2的出料口与一级旋风预热器3的进料口通过管道连通，一级旋风预热器3的出料口与二级旋风预热器4的进料口通过管道连通，二级旋风预热器4的出料口通过管道与三级旋风预热器5的进料口连通；三级旋风预热器5的出料口通过管道与氧化反应器6的进料口连通；氧化反应器6内部设有氧化隔板，内部下方设有氧化布风板，氧化隔板顶边与氧化反应器6的顶板固定连接，氧化隔板的两个侧边与氧化反应器6的侧壁固定连接，氧化隔板的底边与氧化布风板之间的间隙作为氧化物料通道；氧化隔板将氧化反应器6内部分隔为氧化进料室和氧化反应室，氧化反应器6的进料口位于氧化进料室顶部，氧化反应器6的出料口位于氧化反应室上部，氧化反应器6的底板上设有两个空气入口，两个空气入口分别与氧化进料室和氧化反应室相对；氧化反应器6的出料口与悬浮焙烧炉7下部的进料口通过管道连通，悬浮加热炉7的底部设有燃烧器15，悬浮加热炉7上部的出料口通过管道与第一旋风分离筒8的进料口连通；第一旋风分离筒8的出料口与还原反应器9顶部的进料口连通；还原反应器9内部设有还原隔板，内部下方设有还原布风板，还原隔板顶边与还原反应器9的顶板固定连接，还原隔板的两个侧边与还原反应器9的侧壁固定连接，还原隔板的底边与还原布风板之间的间隙作为还原物料通道；还原隔板将还原反应器9内部分隔为还原进料室和还原反应室，还原反应器9的进料口位于还原进料室顶部，还原反应器9的出料口位于还原反应室上部，还原反应器9的底板上设有氮气入口和还原气入口，氮气入口和还原气入口分别与还原进料室和还原反应室相对；还原反应器9的出料口通过管道与第二旋风分离筒10的进料口连通，第二旋风分离筒10的出料口与水冷换热器11的进料口连通，水冷换热器11的出料口与弱磁选机12的进料口相配合；一级旋风预热器3的出气口与旋风除尘器16的进料口连通，旋风除尘器16的出气口与布袋除尘器17的进料口连通，布袋除尘器17的出气口与引风机14连通；所述的一级旋风预热器3、二级旋风预热器4、三级旋风预热器5、第一旋风分离筒8、第二旋风分离筒10和旋风除尘器16均为旋风分离器。

上述装置中，第一旋风分离筒8的出气口通过管道与三级旋风预热器5的进料口连通，三级旋风预热器5的出气口通过管道与二级旋风预热器4的进料口连通，二级旋风预热器4的出气口通过管道与一级旋风预热器3的进料口连通。

上述装置中，弱磁选机12的精矿出口与精矿仓13相配合。

上述装置中，旋风除尘器4的出料口与第一灰斗18相配合。

上述装置的，布袋除尘器5的放料口与第二灰斗19相配合。

本发明的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法是采用上述装置，按以下步骤进行：

1、将微细粒钛铁矿置于料仓1内；所述的微细粒钛铁矿为钛铁矿选铁后产生的细粒含钛尾矿，其固体部分的粒度≤0.074mm，其中粒度小于0.038mm的部分占总质量的50～95％；微细粒钛铁矿按质量百分比含水≤10％；

2、启动引风机14，使布袋除尘器17、旋风除尘器16、一级旋风预热器3、二级旋风预热器4、三级旋风预热器5、悬浮焙烧炉7、第一旋风分离筒8内形成负压；

3、启动燃烧器15，向燃烧器15内通入天然气及空气，单位时间内天然气及空气的体积流量比为1:18～1:25；燃烧器15产生的富氧高温烟气给入悬浮焙烧炉7底部，在负压作用下，富氧高温烟气经悬浮焙烧炉7依次进入第一旋风分离筒8、三级旋风预热器5、二级旋风预热器4和一级旋风预热器3；

4、启动螺旋给料器2，将从料仓1放出的微细粒钛铁矿连续传输到一级旋风预热器3，再依次进入二级旋风预热器4和三级旋风预热器5，在各级旋风预热器中分别受富氧高温烟气作用预热，形成预热钛铁矿，预热钛铁矿从三级旋风预热器5的出料口进入氧化反应器6；此时氧化反应器6的两个空气入口同时通入压缩空气，通过控制压缩空气流量使预热钛铁矿处于流化运动状态，且从氧化进料室逐渐流入氧化反应室，同时发生预氧化反应生成预氧化物料；预氧化物料随气流经氧化反应器6的出料口排出后进入悬浮焙烧炉7；

5、在富氧高温烟气及负压的作用下，预氧化物料在悬浮焙烧炉7内处于悬浮状态，被继续加热且发生二次氧化反应；二次氧化反应完成后生成氧化物料，氧化物料随气流从悬浮焙烧炉7的出料口排出，进入第一旋风分离筒8，经过气固分离后的固体物料进入还原反应器9；

6、在还原反应器9的氮气入口和还原气入口分别通入氮气和还原气，固体物料进入还原进料室内在氮气作用下处于流化运动状态，并逐渐流入还原反应室，在还原反应室内与还原气发生还原反应，生成的还原物料随气流从还原反应器9的出料口流出；

7、从还原反应器9的出料口流出的还原物料进入第二旋风分离筒10，经气固分离后的二次固体物料进入水冷换热器11，在水冷换热器11通入冷却水的条件下，二次固体物料经换热降温形成冷却物料，给入弱磁选机12进行弱磁选，获得的磁选精矿为含钛精矿。

上述的步骤4中，预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为500～650℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.10～0.30m³/kg。

上述的步骤5中，氧化物料的温度为650～800℃。

上述的步骤4和5中，预氧化反应和二次氧化反应的反应式为：

4FeTiO₃+O₂＝2Fe₂O₃+4TiO₂ (1)和

4FeTiO₃+O₂＝2Fe₂TiO₅+2TiO₂ (2)。

上述方法中，第一旋风分离筒8内气固分离出的高温烟气依次进入三级旋风预热器5、二级旋风预热器4和一级旋风预热器3，逐次对微细粒钛铁矿进行分级预热，高温烟气的温度也逐渐降低；一级旋风预热器3分离出的一级尾气进入旋风除尘器16，经旋风除尘器16分离出的粉尘进入第一灰斗18，分离出的二级尾气进入布袋除尘器17；布袋除尘器17分离出的粉尘进入第二灰斗19，分离出的除尘尾气经引风机14排出。

上述的还原气由煤制气或天然气裂解产生H₂及CO与氮气混合制成。

上述的步骤6中，固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为500～650℃，固体物料在还原反应器9内的停留时间为15～30min；进入还原反应器9的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:(1.1～1.4)，进入还原反应器9的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.06～0.40m³/kg。

上述的步骤6中，还原反应的反应式为：

3Fe₂O₃+CO/H₂＝2Fe₃O₄+CO₂/H₂O (3)和

3Fe₂TiO₅+CO/H₂＝2Fe₃O₄+3TiO₂+CO₂/H₂O (4)。

上述的步骤7中，随同还原物料进入第二旋风分离筒10的气体经气固分离后，通入燃烧器15的烧嘴处，其中的未反应还原气体作为燃料燃烧。

上述的步骤7中，经换热降温形成冷却物料的温度≤150℃，换热后的冷却水回收余热。

上述的步骤7中，弱磁选的磁场强度为60～120kA/m。

上述的步骤7中，含钛精矿按质量百分比含TiO₂≥46％，TiO₂回收率≥75％。

上述的步骤7中，弱磁选获得的磁性精矿放入精矿仓13。

本发明的基本原理是，微细粒钛铁矿经多段旋风预热及2段悬浮态氧化焙烧，使钛铁矿(FeTiO₃)预先转变为Fe₂O₃/TiO₂复合物，再将氧化得到的Fe₂O₃/TiO₂复合物在流化状态下选择性还原为Fe₃O₄/TiO₂复合物，这种具有强磁性的“人造矿物连生体”复合颗粒通过弱磁分选能够得到有效富集与回收。

与现有磁选或浮选法处理钛铁矿工艺相比，本发明装置及方法能实现对现有难以选别的微细粒钛铁矿进行直接利用；在颗粒处于悬浮流化运动状态下，气固传质传热效率高，反应迅速，焙烧能耗低。物料加热与反应分步进行，各阶段产品性质可控可调，能实现氧化及还原过程中微细粒钛铁矿的物相精准控制，从而将原料中的弱磁性钛铁矿转化为产品性质均匀的强磁性颗粒，有利于磁选机选别；同时，整套装置系统内部能量利用率高，各段余热均能有效使用，设备处理量大，便于自动化操作，易实现工业化。

附图说明

图1为本发明实施例中的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置结构示意图；

图中，1、料仓，2、螺旋给料机，3、一级旋风预热器，4、二级旋风预热器，5、三级旋风预热器，6、氧化反应器，7、悬浮焙烧炉，8、第一旋风分离筒，9、还原反应器，10、第二旋风分离筒，11、水冷换热器，12、弱磁选机，13、精矿仓，14、引风机，15、燃烧器，16、旋风除尘器，17、布袋除尘器，18，第一灰斗，19、第二灰斗。

具体实施方式

为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明的方法作进一步详细说明。

本发明实施例中采用的微细粒钛铁矿铁品位TFe 9～22％，按重量百分比含TiO₂8～20％，SiO₂ 28～45％，Al₂O₃ 8～13％，CaO 6～12％，MgO 6～14％。

本发明实施例中含钛精矿按质量百分比含TiO₂46～48％，TFe 32～36％，SiO₂ 2～5％，Al₂O₃ 0.5～2％，CaO 0.5～2％，MgO 1～4％。

本发明实施例中微细粒钛铁经一级旋风预热器预热后的温度为200～300℃，经二级旋风预热器预热后的温度为350～450℃。

本发明实施例中的一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、第一旋风分离筒、第二旋风分离筒和旋风除尘器均为旋风分离器。

本发明实施例中的还原气由煤制气或天然气裂解产生H₂及CO与氮气混合制成。

本发明实施例中通过空气压缩机向氧化反应器内通入压缩空气。

实施例1

微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置结构如图1所示，包括料仓1、一级旋风预热器3、二级旋风预热器4、三级旋风预热器5、氧化反应器6、悬浮加热炉7、第一旋风分离筒8、还原反应器9、第二旋风分离筒10、水冷换热器11和弱磁选机12；

料仓1的出料口与螺旋给料器2的进料口相对，螺旋给料器2的出料口与一级旋风预热器3的进料口通过管道连通，一级旋风预热器3的出料口与二级旋风预热器4的进料口通过管道连通，二级旋风预热器4的出料口通过管道与三级旋风预热器5的进料口连通；

三级旋风预热器5的出料口通过管道与氧化反应器6的进料口连通；氧化反应器6内部设有氧化隔板，内部下方设有氧化布风板，氧化隔板顶边与氧化反应器6的顶板固定连接，氧化隔板的两个侧边与氧化反应器6的侧壁固定连接，氧化隔板的底边与氧化布风板之间的间隙作为氧化物料通道；氧化隔板将氧化反应器6内部分隔为氧化进料室和氧化反应室，氧化反应器6的进料口位于氧化进料室顶部，氧化反应器6的出料口位于氧化反应室上部，氧化反应器6的底板上设有两个空气入口，两个空气入口分别与氧化进料室和氧化反应室相对；

氧化反应器6的出料口与悬浮焙烧炉7下部的进料口通过管道连通，悬浮加热炉7的底部设有燃烧器15，悬浮加热炉7上部的出料口通过管道与第一旋风分离筒8的进料口连通；第一旋风分离筒8的出料口与还原反应器9顶部的进料口连通；

还原反应器9内部设有还原隔板，内部下方设有还原布风板，还原隔板顶边与还原反应器9的顶板固定连接，还原隔板的两个侧边与还原反应器9的侧壁固定连接，还原隔板的底边与还原布风板之间的间隙作为还原物料通道；还原隔板将还原反应器9内部分隔为还原进料室和还原反应室，还原反应器9的进料口位于还原进料室顶部，还原反应器9的出料口位于还原反应室上部，还原反应器9的底板上设有氮气入口和还原气入口，氮气入口和还原气入口分别与还原进料室和还原反应室相对；

还原反应器9的出料口通过管道与第二旋风分离筒10的进料口连通，第二旋风分离筒10的出料口与水冷换热器11的进料口连通，水冷换热器11的出料口与弱磁选机12的进料口相配合；一级旋风预热器3的出气口与旋风除尘器16的进料口连通，旋风除尘器16的出气口与布袋除尘器17的进料口连通，布袋除尘器17的出气口与引风机14连通；

第一旋风分离筒8的出气口通过管道与三级旋风预热器5的进料口连通，三级旋风预热器5的出气口通过管道与二级旋风预热器4的进料口连通，二级旋风预热器4的出气口通过管道与一级旋风预热器3的进料口连通；

弱磁选机12的精矿出口与精矿仓13相配合；旋风除尘器4的出料口与第一灰斗18相配合；布袋除尘器5的放料口与第二灰斗19相配合；

方法为：

将微细粒钛铁矿置于料仓1内；微细粒钛铁矿为钛铁矿选铁后产生的细粒含钛尾矿，铁品位TFe 16.52％，按重量百分比含TiO₂ 16.88％，SiO₂ 29.84％，Al₂O₃ 5.31％，CaO8.23％，MgO 1.97％，其固体部分的粒度≤0.074mm，其中粒度小于0.038mm的部分占总质量的80％；微细粒钛铁矿按质量百分比含水≤10％；

启动引风机14，使布袋除尘器17、旋风除尘器16、一级旋风预热器3、二级旋风预热器4、三级旋风预热器5、悬浮焙烧炉7、第一旋风分离筒8内形成负压；

启动燃烧器15，向燃烧器15内通入天然气及空气，单位时间内天然气及空气的体积流量比为1:20；燃烧器15产生的富氧高温烟气给入悬浮焙烧炉7底部，在负压作用下，富氧高温烟气经悬浮焙烧炉7依次进入第一旋风分离筒8、三级旋风预热器5、二级旋风预热器4和一级旋风预热器3；

启动螺旋给料器2，将从料仓1放出的微细粒钛铁矿连续传输到一级旋风预热器3，再依次进入二级旋风预热器4和三级旋风预热器5，在各级旋风预热器中分别受富氧高温烟气作用预热，形成预热钛铁矿，预热钛铁矿从三级旋风预热器5的出料口进入氧化反应器6；此时氧化反应器6的两个空气入口同时通入压缩空气，通过控制压缩空气流量使预热钛铁矿处于流化运动状态，且从氧化进料室逐渐流入氧化反应室，同时发生预氧化反应生成预氧化物料；

预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为550℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.15m³/kg

预氧化物料随气流经氧化反应器6的出料口排出后进入悬浮焙烧炉7；

在富氧高温烟气及负压的作用下，预氧化物料在悬浮焙烧炉7内处于悬浮状态，被继续加热且发生二次氧化反应；二次氧化反应完成后生成氧化物料，氧化物料的温度为700℃；氧化物料随气流从悬浮焙烧炉7的出料口排出，进入第一旋风分离筒8，经过气固分离后的固体物料进入还原反应器9；

在还原反应器9的氮气入口和还原气入口分别通入氮气和还原气，固体物料进入还原进料室内在氮气作用下处于流化运动状态，并逐渐流入还原反应室，在还原反应室内与还原气发生还原反应，生成的还原物料随气流从还原反应器9的出料口流出；固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为550℃，固体物料在还原反应器9内的停留时间为25min；进入还原反应器9的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:1.2，进入还原反应器9的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.32m³/kg；

从还原反应器9的出料口流出的还原物料进入第二旋风分离筒10，经气固分离后的二次固体物料进入水冷换热器11，在水冷换热器11通入冷却水的条件下，二次固体物料经换热降温形成冷却物料，给入弱磁选机12进行弱磁选，弱磁选的磁场强度为80kA/m，获得的磁选精矿为含钛精矿；弱磁选获得的磁性精矿放入精矿仓13；

随同还原物料进入第二旋风分离筒10的气体经气固分离后，通入燃烧器15的烧嘴处，其中的未反应还原气体作为燃料燃烧；经换热降温形成冷却物料的温度≤150℃，换热后的冷却水回收余热；

第一旋风分离筒8内气固分离出的高温烟气依次进入三级旋风预热器5、二级旋风预热器4和一级旋风预热器3，逐次对微细粒钛铁矿进行分级预热，高温烟气的温度也逐渐降低；一级旋风预热器3分离出的一级尾气进入旋风除尘器16，经旋风除尘器16分离出的粉尘进入第一灰斗18，分离出的二级尾气进入布袋除尘器17；布袋除尘器17分离出的粉尘进入第二灰斗19，分离出的除尘尾气经引风机14排出；

含钛精矿按质量百分比含TiO₂ 47.53％，TiO₂回收率77.43％。

实施例2

微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)微细粒钛铁矿铁品位TFe 14.88％，按重量百分比含TiO₂ 8.89％，SiO₂34.86％，Al₂O₃ 12.85％，CaO 9.12％，MgO 9.73％，固体部分中粒度小于0.038mm的部分占总质量的90％；

(2)单位时间内向燃烧器15内通入的天然气及空气的体积流量比为1:19；

(3)预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为600℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.25m³/kg

(4)氧化物料的温度为750℃；

(5)固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为600℃，固体物料在还原反应器9内的停留时间为15min；进入还原反应器9的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:1.1，进入还原反应器9的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.30m³/kg；

(6)弱磁选的磁场强度为120kA/m；

(7)含钛精矿按质量百分比含TiO₂ 46.15％，TiO₂回收率75.33％。

实施例3

微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)微细粒钛铁矿铁品位TFe 11.26％，按重量百分比含TiO₂ 9.29％，SiO₂38.15％，Al₂O₃ 9.13％，CaO 7.24％，MgO 10.26％，固体部分中粒度小于0.038mm的部分占总质量的65％；

(2)单位时间内向燃烧器15内通入的天然气及空气的体积流量比为1:21；

(3)预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为500℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.22m³/kg

(4)氧化物料的温度为650℃；

(5)固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为500℃，固体物料在还原反应器9内的停留时间为18min；进入还原反应器9的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:1.3，进入还原反应器9的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.25m³/kg；

(6)弱磁选的磁场强度为110kA/m；

(7)含钛精矿按质量百分比含TiO₂ 46.15％，TiO₂回收率75.91％。

实施例4

微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)微细粒钛铁矿铁品位TFe 15.33％，按重量百分比含TiO₂ 13.81％，SiO₂33.09％，Al₂O₃ 8.39％，CaO 6.83％，MgO 9.07％，固体部分中粒度小于0.038mm的部分占总质量的95％；

(2)单位时间内向燃烧器15内通入的天然气及空气的体积流量比为1:18；

(3)预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为650℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.10m³/kg

(4)氧化物料的温度为800℃；

(5)固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为650℃，固体物料在还原反应器9内的停留时间为30min；进入还原反应器9的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:1.4，进入还原反应器9的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.20m³/kg；

(6)弱磁选的磁场强度为100kA/m；

(7)含钛精矿按质量百分比含TiO₂ 46.83％，TiO₂回收率76.59％。

Claims (9)

1.一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置，其特征在于包括料仓、一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、氧化反应器、悬浮加热炉、第一旋风分离筒、还原反应器、第二旋风分离筒、水冷换热器和弱磁选机；料仓的出料口与螺旋给料器的进料口相对，螺旋给料器的出料口与一级旋风预热器的进料口通过管道连通，一级旋风预热器的出料口与二级旋风预热器的进料口通过管道连通，二级旋风预热器的出料口通过管道与三级旋风预热器的进料口连通；三级旋风预热器的出料口通过管道与氧化反应器的进料口连通；氧化反应器内部设有氧化隔板，内部下方设有氧化布风板，氧化隔板顶边与氧化反应器的顶板固定连接，氧化隔板的两个侧边与氧化反应器的侧壁固定连接，氧化隔板的底边与氧化布风板之间的间隙作为氧化物料通道；氧化隔板将氧化反应器内部分隔为氧化进料室和氧化反应室，氧化反应器的进料口位于氧化进料室顶部，氧化反应器的出料口位于氧化反应室上部，氧化反应器的底板上设有两个空气入口，两个空气入口分别与氧化进料室和氧化反应室相对；氧化反应器的出料口与悬浮焙烧炉下部的进料口通过管道连通，悬浮加热炉的底部设有燃烧器，悬浮加热炉上部的出料口通过管道与第一旋风分离筒的进料口连通；第一旋风分离筒的出料口与还原反应器顶部的进料口连通；还原反应器内部设有还原隔板，内部下方设有还原布风板，还原隔板顶边与还原反应器的顶板固定连接，还原隔板的两个侧边与还原反应器的侧壁固定连接，还原隔板的底边与还原布风板之间的间隙作为还原物料通道；还原隔板将还原反应器内部分隔为还原进料室和还原反应室，还原反应器的进料口位于还原进料室顶部，还原反应器的出料口位于还原反应室上部，还原反应器的底板上设有氮气入口和还原气入口，氮气入口和还原气入口分别与还原进料室和还原反应室相对；还原反应器的出料口通过管道与第二旋风分离筒的进料口连通，第二旋风分离筒的出料口与水冷换热器的进料口连通，水冷换热器的出料口与弱磁选机的进料口相配合；第一旋风预热器的出气口与旋风除尘器的进料口连通，旋风除尘器的出气口与布袋除尘器的进料口连通，布袋除尘器的出气口与引风机连通；所述的一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、第一旋风分离筒、第二旋风分离筒和旋风除尘器均为旋风分离器。

2.根据权利要求1所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的装置，其特征在于所述的第一旋风分离筒的出气口通过管道与三级旋风预热器的进料口连通，三级旋风预热器的出气口通过管道与二级旋风预热器的进料口连通，二级旋风预热器的出气口通过管道与一级旋风预热器3的进料口连通。

3.一种微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，按以下步骤进行：

(1)将微细粒钛铁矿置于料仓内；所述的微细粒钛铁矿为钛铁矿选铁后产生的细粒含钛尾矿，其固体部分的粒度≤0.074mm，其中粒度小于0.038mm的部分占总质量的50～95％；微细粒钛铁矿按质量百分比含水≤10％；

(2)启动引风机，使布袋除尘器、旋风除尘器、一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、悬浮焙烧炉、第一旋风分离筒内形成负压；

(3)启动燃烧器，向燃烧器内通入天然气及空气，单位时间内天然气及空气的体积流量比为1:18～1:25；燃烧器产生的富氧高温烟气给入悬浮焙烧炉底部，在负压作用下，富氧高温烟气经悬浮焙烧炉依次进入第一旋风分离筒、三级旋风预热器、二级旋风预热器和一级旋风预热器；

(4)启动螺旋给料器，将从料仓放出的微细粒钛铁矿连续传输到一级旋风预热器，再依次进入二级旋风预热器和三级旋风预热器，在各级旋风预热器中分别受富氧高温烟气作用预热，形成预热钛铁矿，预热钛铁矿从三级旋风预热器的出料口进入氧化反应器；此时氧化反应器的两个空气入口同时通入压缩空气，通过控制压缩空气流量使预热钛铁矿处于流化运动状态，且从氧化进料室逐渐流入氧化反应室，同时发生预氧化反应生成预氧化物料；预氧化物料随气流经氧化反应器的出料口排出后进入悬浮焙烧炉；

(5)在富氧高温烟气及负压的作用下，预氧化物料在悬浮焙烧炉内处于悬浮状态，被继续加热且发生二次氧化反应；二次氧化反应完成后生成氧化物料，氧化物料随气流从悬浮焙烧炉的出料口排出，进入第一旋风分离筒，经过气固分离后的固体物料进入还原反应器；

(6)在还原反应器的氮气入口和还原气入口分别通入氮气和还原气，固体物料进入还原进料室内在氮气作用下处于流化运动状态，并逐渐流入还原反应室，在还原反应室内与还原气发生还原反应，生成的还原物料随气流从还原反应器的出料口流出；

(7)从还原反应器的出料口流出的还原物料进入第二旋风分离筒，经气固分离后的二次固体物料进入水冷换热器，在水冷换热器通入冷却水的条件下，二次固体物料经换热降温形成冷却物料，给入弱磁选机进行弱磁选，获得的磁选精矿为含钛精矿。

4.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(4)中，预热钛铁矿在氧化反应器6进行预氧化反应时的温度为500～650℃，进入氧化反应器6的空气的体积流量与预热钛铁矿的质量流量的比例为0.10～0.30m³/kg。

5.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(5)中，氧化物料的温度为650～800℃。

6.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(5)中，第一旋风分离筒内气固分离出的高温烟气依次进入三级旋风预热器、二级旋风预热器和一级旋风预热器，逐次对微细粒钛铁矿进行分级预热，高温烟气的温度也逐渐降低；一级旋风预热器分离出的一级尾气进入旋风除尘器，经旋风除尘器分离出的粉尘进入第一灰斗，分离出的二级尾气进入布袋除尘器；布袋除尘器分离出的粉尘进入第二灰斗，分离出的除尘尾气经引风机排出。

7.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(6)中，固体物料在还原反应器9进行还原反应时的温度为500～650℃，固体物料在还原反应器内的停留时间为15～30min；进入还原反应器的还原气中的H₂及CO的总量与固体物料中的Fe₂O₃的摩尔比为1:(1.1～1.4)，进入还原反应器的还原气的体积流量与固体物料的质量流量的比例为0.06～0.40m³/kg。

8.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(7)中，弱磁选的磁场强度为60～120kA/m。

9.根据权利要求3所述的微细粒钛铁矿选择性焙烧-磁选的方法，其特征在于步骤(7)中，含钛精矿按质量百分比含TiO₂≥46％，TiO₂回收率≥75％。

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