CN113684338A - 一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿物资源节能综合利用技术领域，是一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置及方法；装置包括窑体，窑体内由上至下设置有迂回的蛇形烟道，蛇形烟道从上到下分为预热段、加热段、还原段；预热段上方设置有预热料池，预热段的底部连通有落料通道，落料通道穿过加热段和还原段并与加热段和还原段相隔离；落料通道的底端连通有风冷管道，风冷管内设有还原气预热还原装置；风冷管道底部连接有循环研磨系统和磁选优化系统；本发明方法通过原料处理、气基直接还原焙烧、研磨磁选优化得到最终优化产物；本发明解决了现有技术还原效率低、还原加热时间长、加热温度高、保温效果差的问题。

Description

一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置及方法

技术领域

本发明属矿物资源节能综合利用直接还原技术领域，涉及气基直接还原焙烧窑及矿物优选方法；具体涉及一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置及方法。

背景技术

直接还原铁是冶炼优质钢最佳的、不可或缺的残留元素稀释剂；现有直接还原工艺，一般要求还原铁原料含铁Fe>68.5%，自然界原料奇缺，自然原料难以满足规模生产直接还原铁原料需求；其次，现有气基竖炉还原工艺虽能耗355千克/吨＜高炉炼铁能耗的392千克/吨，但炉内结块、下料不畅通、热工难控、运行不稳定，已成现有气基竖炉还原工艺的致命弱点，致使气基竖炉工艺工业化生产应用屡屡受挫。而在焙烧工艺之后的分选工艺中，也常出现分选筛分处理不彻底，导致最后产品的铁含量不高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置及方法。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，包括窑体，所述窑体内由上至下设置有迂回的蛇形烟道，所述蛇形烟道从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段、焙烧加热段、焙烧还原段；所述焙烧预热段连接有烟气引风收集装置，所述焙烧预热段上方设置有预热料池，预热料池通过预热料管与焙烧预热段相连通，焙烧预热段的底部连通有垂直的落料通道，所述落料通道穿过焙烧加热段、焙烧还原段并与焙烧加热段和焙烧还原段相隔离；所述焙烧还原段连接有燃烧室的火咀；焙烧还原段内的焙烧加热温度为960-1030℃；所述落料通道的底端连通有用于冷却物料的风冷管，所述风冷管内设有还原气预热还原装置；所述还原气预热还原装置连通有还原气管路；还原气预热还原装置内的还原气压力为600-1200Pa；所述风冷管上端外壁设置有送风预热器和冷却热风收集器；所述风冷管底部设置有输出提升装置，所述输出提升装置依次连接有循环研磨系统和磁选优化系统；所述循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、离心抽离装置、提升机；所述磁选优化系统包括中磁精选装置。

进一步的，所述还原气预热还原装置的还原气出口设置在风冷管内的上端并朝向落料通道；风冷管外部设置有保温还原连接段，所述还原气进入风冷管内预热，还原气进入具有保温还原连接段的风冷管部分与焙烧料直接接触吸收焙烧料热能；所述冷却热风收集器出风口与送风预热器入风口相连接，所述送风预热器与燃烧室的火咀相连接。

进一步的，物料经过风冷管后温度冷却至45-55℃。所述风冷管末端下方设有导料叶轮；所述导料叶轮下方设有导料平台；所述导料平台下方设有焙烧还原后料仓，所述料仓下方设有输出提升装置。

进一步的，所述还原气预热还原装置内所通入的还原气为H₂ 或 CO。

进一步的，还包括原料处理系统，所述原料处理系统包括依次连接的铁矿筛分制粒装置、烟气净化干燥装置、铁矿筛选输出装置。

更进一步，所述烟气引风收集装置与烟气净化干燥装置相连接。

进一步的，还包括除灰除尘系统，所述除灰除尘系统包括依次相连接的除灰除尘装置和静电除尘装置；所述的对辊磨机、筛分抽离装置、中磁精选装置分别与除灰除尘装置相连接。

气基直接还原磁选优化铁矿的方法，包括以下步骤：

a）原料处理：将氧化铁矿经过筛分制粒干燥筛选，得到粒径3-40mm铁矿颗粒物料，水分重量百分比＜10%。

b）气基直接还原焙烧：焙烧还原段烟气温度达920-930℃时，将铁矿颗粒物料沿预热料池、预热料管和落料通道开始下料，下料速度为v1；同时向落料通道通入还原气，焙烧还原段烟气温度达980℃时，下料速度为v2；v2为v1的5-6倍；铁矿颗粒物料在预热料池中平铺堆积厚度为200～300mm；焙烧还原段烟气温度上升速度≤2℃/分钟。

c）经过气基直接还原焙烧的铁矿颗粒物料进入风冷管、冷却至45-55℃。

d）经过冷却的物料依次经过对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、提升机循环研磨、中磁精选装置、抽灰除尘装置，得到＞300目的优化还原铁精粉；优化还原铁精粉含Fe的重量百分比>76％。

优选的，铁矿颗粒物料通过导料叶轮转速控制下料，所述导料叶轮转速4-6转/小时并输送至对辊磨机。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

1）对于原料处理：原料进行加热干燥利用了气基直接还原焙烧窑烟气余热，焙烧窑排烟温度160～200℃、焙烧料冷却热风作为备用热源，加热干燥原料便于生产进行，为气基直接还原焙烧提供以下有利条件。

①热烟气引入干燥装置，烟气流经原料颗粒空隙，烟气中的微尘及有害物被原料颗粒粘结吸附，微尘及有害物在筛选过程中顺便抽灰除去，原料颗粒成为烟气净化填料，烟气得到净化、环境友好、净化后烟气温度<60℃、环保投资减少，原料得到干燥，烟气余热利用效率明显提高，再经筛选得到颗粒物料。

②铁矿筛选过程顺便将铁矿中部分杂质（6%～10%）直接抽灰除去，减少生产成本消耗，焙烧加热能耗减少＞6%，生产过程环境友好。

③铁矿颗粒空隙还原接触面积增大、还原气容留空间充足、反应时间充分；

④铁矿颗粒空隙便于焙烧料吸收烟气热能水分迅速蒸发，并随烟气及时排出，焙烧加热天然气消耗明显减少。

⑤铁矿颗粒空隙有利于对流还原反应、还原后气体自然上行及时逸出，还原落料通道内还原气体浓度及时增高。

⑥颗粒空隙有利于还原后气体和过剩还原气在还原段溢入蛇形烟道，便于过剩还原气体与过剩空气在蛇形烟道及时充分燃烧、循环热能利用效率提高；也有利于落料通道内自然形成气基充分对流还原反应。

2）对于气基直接还原焙烧工艺：所述的气基直接还原焙烧，焙烧加热烟气与落料还原各行其道，避免了烟气对还原气体稀释造成还原气浓度不足，焙烧加热燃烧过氧充分，落料还原气体浓度充足过剩。落料颗粒空隙：还原气接触面增大、容留空间充足、反应时间充余，还原时间变频可调。

利用焙烧料冷却热能预热送风，预热送风温度320～380℃，送风自身吸热能耗减少，焙烧料冷却热能循环利用，加热天然气消耗明显减少，焙烧过程热能耗损失明显减少、焙烧料冷却效率提高、热能循环利用效率明显提高。气基直接还原焙烧，还原温度控制在930±30℃低温还原，气基直接还原焙烧窑排烟温度160℃～200℃，利用烟气余热对原料加热干燥，加热干燥后排出烟气温度<60℃，排烟热能损失明显减少。气基直接还原焙烧窑保温效果良好，窑外体温度接近常温，散热损失极大减少。气基直接还原焙烧，加热烟气沿着蛇形烟道逐层自然加热上行，因而烟气引风动力消耗极小。焙烧料重力直下，因而导料叶轮以4-6转/小时控制落料动力消耗极小。

在焙烧还原过程中，气基还原气体从风冷管中上部进入冷却管内，还原气随着焙烧颗粒空隙预热（还原气预热温度>850℃）还原自然缓慢上行，在落料通道内自然形成气基对流还原反应；还原后气体和过剩还原气从溢流口溢入蛇形烟道。过剩还原气溢入蛇形烟道：过剩还原气与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧，省去烟气处理设备投资和费用，烟气热能循环利用节能效率明显提高，焙烧加热能耗明显减少、烟气排放减少环境友好。

蛇形烟道两侧壁加热均匀，蛇形烟道烟气容留空间大，储热蓄能，瞬时加热温度过高，可及时充分缓解。

焙烧加热烟气沿所设置的还原段蛇形烟道、加热段蛇形烟道、预热段蛇形烟道，从下逐层蛇形自然加热缓慢上行，热交换效率明显提高。焙烧料落入预热段落料通道，焙烧料与加热烟气直接接触，焙烧料充分吸收烟气热能，水分迅速蒸发并随烟气及时排出。

焙烧料落入还原段落料通道，还原后气体和过剩还原气从还原段溢流口溢入蛇形烟道，过剩还原气与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧，环保投资减少，污染排放减少环境友好，过剩空气利用预热热风及时可调，热能及时循环利用效率明显提高。

焙烧料落入焙烧保温连接段落料通道,还原温度保持良好、还原气体浓度充足、还原时间充分，焙烧对流还原氛围更加充分可靠。焙烧料落入风冷方管，焙烧料在导料叶轮转速4～6转/小时控制下冷却缓慢下行，导料叶轮旋转动力电耗极小；焙烧料在风冷方管内自然风冷至50℃左右，避免了焙烧料再次氧化，磁选优化不用水，省去了水资源消耗，地域适应性强。

气基直接还原焙烧，烟道内焙烧还原段与焙烧加热段之间设置有隔板，所述隔板末端向焙烧还原段内设置有凸缘；焙烧加热段与焙烧预热段之间设置有隔板，所述隔板末端焙烧加热段与焙烧预热段内对称设置有凸缘，有效保证了各段的温度。

气基直接还原焙烧，还原焙烧过程所需的温度、还原气浓度、还原时间分别控制，不仅各项控制参数间互相影响相对较弱，而且能够高度自然协调控制，铁矿在所需充分对流还原氛围中进行，热工控制精准易控。本气基直接还原焙烧过程内外预热加热、热能循环利用，焙烧加热天然气消耗明显减少，解决了现有技术还原效率低、还原加热时间长、加热温度高、保温效果差的问题；由于还原温度控制在930±30℃低温还原，因而焙烧料极易磨细，为进一步磁选优化提供了便利。

3）对于循环研磨系统：试验表明所述的气基直接还原焙烧料极易磨细，其次，所述的铁矿经气基低温直接还原焙烧后，还原铁质硬大部分杂质质软而且杂质灰尘比重相对较小，还原料磨细杂质灰尘及时磁选、抽灰除去，磨细电耗极低，为进一步磁选优化提供了便利；焙烧还原料依次经对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、离心抽离装置、提升机、循环研磨磁选抽灰除尘，得到300目以上还原物料。

4）磁选优化系统：所述的300目以上还原物料经中磁精选装置精选，分离得到含铁Fe>76%的优化还原铁精粉产品，解决了自然界世界还原铁原材料奇缺难题，为进一步生产还原铁提供了便利。

5）除灰除尘分离系统：除灰除尘装置不仅除灰除尘，还为磁选优化过程提供了负压有利条件，静电除尘进一步提高了除尘效率。

6）烟气余热利用系统：即为烟气收集引风装置，将烟气引入烟气净化干燥装置，烟气得到净化、铁矿原料得到干燥、铁矿颗粒成为净化填料、烟气余热高效循环利用，减少排放环境友好。

采用本方法制备出的还原铁精粉品位Fe＞76%，去除有害杂质效果显著，除硫效率＞60%、除磷效率＞65%。本发明各种类型氧化铁矿可混在一起混合焙烧，不影响铁的回收率，本方法对氧化铁矿要求不高，只要铁含量Fe＞38%，相对密度大经济效益好的原料即可，解决了还原铁原材料稀缺问题。

与现有国内外其它工艺相比，本发明工艺流程简短、灵活实用、节能高效、不粘结不结块、处理量大、产品质量稳定、相对投资小见效快，可边生产边发展，最后形成集约化大规模生产，可实现滚动爆发式增长发展等优点；因而，本发明工艺是一种优质低耗、节能高效的清洁节能直接还原绿色发展创新工艺，市场发展前景广阔，易于推广，由于综合能耗不足其他工艺的二分之一，节能发展潜力巨大，特别是改善钢铁产品质量结构和能源结构、摆脱焦煤资源对钢铁生产发展的羁绊，节能减排从源头做起更具优势。

附图说明

图1为本发明的气基直接还原焙烧窑的结构主剖视示意图。

图2为图1中A-A剖视示意图。

图3是本发明气基直接还原磁选优化铁矿的装置连接示意图。

图中：1为窑体、2为预热料池、3为预热料管、4为落料通道、5为焙烧预热段、6为焙烧加热段、7为焙烧还原段、8为保温还原连接段、9为还原气预热还原装置、10风冷管、11为导料叶轮、12为导料平台、13为料仓、14为输出提升装置、15为保温密封缝隙、16为送风预热器、17为冷却热风收集器、18为支撑梁、19为垫环、20为支撑柱、21为布料机、22为蛇形烟道、23为温度监测装置、24为观火孔、25为燃烧室、26为还原气溢流口。

101为铁矿筛分制粒机、102为烟气净化干燥装置、103为铁矿筛选输出装置；

301为对辊磨机、302为磁选机、303为筛分抽离装置、304为雷蒙磨机、305为离心抽离装置、306为提升机；

401为中磁精选装置、402为优化铁精粉、501为除灰除尘装置、502为静电除尘装置、601为烟气引风收集装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图3所示，一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，主要包括6个部分：原料处理系统、气基直接还原焙烧窑、循环研磨系统、磁选优化系统、除灰除尘系统、烟气余热利用系统。

原料处理系统包括依次连接的铁矿筛分制粒机101、烟气净化干燥装置102、铁矿筛选输出装置103。

气基直接还原焙烧窑：如图1-2所示，其中：窑体1为空心壳体，窑体1内由上至下用砖砌有迂回的蛇形烟道22，蛇形烟道宽24厘米两侧壁加热均匀，蛇形烟道从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段5、焙烧加热段6、焙烧还原段7，窑体1顶壁中部向窑体1内侧凹陷地设有预热料池2，预热料池2上方设有布料机21，经过原料处理系统的物料经过布料机21送至预热料池2；预热料池2底面均匀设有若干预热料管3，预热料池2通过预热料管3与焙烧预热段5相连通，焙烧预热段5的底部连通有垂直的落料通道4，落料通道4穿过焙烧加热段6、焙烧还原段7和保温还原连接段8并与焙烧加热段6和焙烧还原段7相隔离；落料通道4底端连通有用于冷却物料的风冷管道10，风冷管道10中上部设置有还原气预热还原装置9并连通有还原气管路；还原气预热还原装置9的还原气出口设置在风冷管10内的上端并朝向落料通道4。还原气预热还原装置9为落料通道4内提供还原气；送风预热器16设置在风冷管10外壁用于给燃烧室25预热送风，风冷管道10外壁还设置有冷却热风收集器17。在位于焙烧还原段7的落料通道4上部侧壁均匀设有还原气溢流口26。焙烧还原段7连接有燃烧室25的火咀。焙烧还原段7侧壁设置有观火孔24，在观火孔24上方设置有温度监测装置23。

其中，所述焙烧还原段7与焙烧加热段6之间设置有隔板，隔板末端向焙烧还原段7内设置有凸缘。焙烧加热段6与焙烧预热段5之间设置有隔板，所述隔板末端焙烧加热段6与焙烧预热段5内对称设置有凸缘。所述窑体1侧壁与预热料池2之间以及窑体1侧壁与焙烧系统之间设置有连通的保温密封缝隙15。在焙烧还原段7下方支撑有保温还原连接段8，保温还原连接段8下方与窑体，1底面之间设有支撑梁18，所述窑体1底面下方设置有垫环 19，所述垫环 19与地面之间设有支撑柱20。

风冷管10末端下方设有导料叶轮11，导料叶轮11下方设有导料平台12，所述导料平台12下方设有料仓13，料仓13下方设有输出提升装置14。

从窑体1送出的物料被输出提升装置14送至循环研磨系统：循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机301、磁选机302、筛分抽离装置303、雷蒙磨机304、离心抽离装置305、提升机306。对辊磨机301：对辊磨机循环研磨将还原物料磨细至200目以上。磁选机302：经磁选机302将杂质及时分离减少加工能耗。筛分抽离装置303：循环筛分抽离将200目以上还原物料及时分离。雷蒙磨机304：将200目以上还原物料经雷蒙磨机循环研磨磨细至300目以上。离心抽离装置305：>300目还原物料及时抽离，并将灰尘及时除去。提升机306：提升机306循环提升便于循环研磨磁选抽灰生产进行。

从离心抽离装置305送出的物料进入磁选优化系统：磁选优化系统包括中磁选精选装置401，将所述得到的300目以上还原物料经中磁精选装置401精选，得到Fe>76%的优化铁精粉402。优化铁精粉402检验合格后根据客户需求装袋或压块入库。

对辊磨机301、筛分抽离装置303、中磁精选装置401分别与除灰除尘装置501相连接，除灰除尘装置501与静电除尘装置502相连接。除灰除尘装置501不仅除灰除尘而且为磁选优化过程提供系统负压。静电除尘装置502进一步提高除尘效率。

烟气引风收集装置601将气基直接还原焙烧产生的烟气收集，并引入烟气净化干燥装置102对原料进行加热干燥。

一种气基直接还原磁选优化铁矿的方法为：

①将3～40mm铁矿颗粒物料经布料机21装满焙烧窑落料通道4，铁矿颗粒物料在预热料池2中平铺堆积厚度为200～300mm；启动燃烧室25的火咀加热，使烟气的升温速度≤2℃/分钟，蛇形烟道内各段温度通过温度监测装置23监测，待还原段烟道烟气温度达900℃时，缓慢开启导料叶轮11以1转/小时开始下料，同时缓慢开启还原气预热还原装置9的调节总阀门开始供气，还原气体气压随升温升速调至焙烧料所需充分还原范围，气压调节范围：还原气体气压高于标注气压 600-1200Pa；随焙烧料还原温度升温升速，还原段蛇形烟道温度升至980℃时，下料转速调整至5转/小时左右。

②焙烧料落入预热段：焙烧预热段5加热烟气与还原落料直接接触，焙烧料充分吸收烟气热能，水分迅速蒸发并随烟气及时排出，排烟温度160～200℃。

③焙烧料落入加热段：加热段落料通道4与焙烧加热段6已相隔，焙烧料随导料转速加热缓慢下行。

④ 焙烧料落入还原段：还原段落料通道4与焙烧还原段7已相隔，避免了烟气对还原气的稀释，还原气随焙烧料颗粒空隙对流还原加热上行，还原后气体和过剩还原气从溢流口溢入蛇形烟道，过剩还原气与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧，省去过剩还原气处理设备和费用环境友好，过剩还原气节能循环利用效率明显提高，还原气浓度根据充分还原要求气压及时可调。加热烟气随蛇形烟道逐层缓慢自然上行加热；加热燃烧过氧充分，加热温度利用预热送风及时可调，还原温度掌控在930℃±30℃，焙烧料随导料叶轮转速自然下落变速可调，对流还原时间充分。

⑤焙烧料落入保温还原连接段：还原温度保持良好、还原气体充足，焙烧料以5～6转/小时经过（还原段+保温段）＞6小时，焙烧料所需还原时间3小时，还原时间充余，焙烧对流还原氛围充分。

⑥还原气从冷却管路10中上部进入，还原气随铁矿颗粒空隙缓慢预热还原上行，落料通道内自然形成气基对流还原反应。自然风冷避免再氧化风险，在风冷管外壁上部设置有预热器16和冷却热风收集器17，焙烧料冷却热能利用使热风温度进一步提高，预热送风温度一般在320～380℃，因而，热风自身吸热能耗显著减少，试验表明加热天然气消耗相对减少＞18%，焙烧料冷却至50℃左右，冷却效率提高，焙烧还原过程中热能循环利用效率显著提高。

⑦焙烧料风冷后在导料叶轮11控制下，穿过导料平台12落入焙烧料仓13中。焙烧料经输出提升装置14输入循环研磨系统。本气基直接还原焙烧不仅形成了充分高效的对流还原反应，而且低温还原焙烧料极易磨细、杂质极易分离，为进一步磁选优化提供了便利。

具体的：

实施例1

某氧化铁矿含铁Fe38.85%。按以下步骤进行：

①原料处理：将含有重量百分比为38.85%Fe的氧化铁矿破碎筛分制粒干燥筛选，得到3～40毫米铁矿颗粒，水分重量百分比＜10%。

②气基直接还原焙烧：将3～40毫米铁矿颗粒物料在气基直接还原焙烧试验窑中焙烧，气基还原气体氢气的气压控制在高于标注气压1000Pa、还原段还原温度控制在930℃左右，导料叶轮转速5转/小时下料，得到焙烧还原物料。

③循环研磨磁选：将得到的焙烧还原物料依次经对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、离心抽离装置、提升机，循环研磨磁选抽灰除尘，得到300目以上还原物料。

④磁选优化：将得到300目以上还原物料经中磁精选装置精选得到优化还原铁精粉：Fe78.35%、含磷P 0.014%、含硫0.017%，其它杂质含量满足还原铁生产要求。

⑤吨矿能耗：焙烧加热标煤耗78.16千克/吨矿、磁选优化电耗67度/吨矿。

实施例2

某氧化铁矿含铁Fe48.63%。按以下步骤进行：

①原料处理：将Fe48.63%的氧化铁矿破碎筛分制粒干燥筛选，得到3～40毫米铁矿颗粒，水分重量百分比＜10%。

②气基直接还原焙烧：将3-40毫米铁矿颗粒物料在气基直接还原焙烧试验窑中焙烧，气基还原气体气压控制在高于标注气压1200Pa、还原段还原温度控制在930℃左右，导料叶轮转速5转/小时下料，得到焙烧还原物料。

③循环研磨磁选：将得到的焙烧还原物料依次经对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、离心抽离装置、提升机，循环研磨磁选抽灰除尘，得到300目以上还原物料。

④磁选优化：将得到300目以上还原物料经中磁精选装置精选得到优化还原铁精粉：Fe80.46%、含磷P0.014%、含硫0.016%，其它杂质含量满足还原铁生产要求。

⑤吨矿能耗：焙烧加热标煤耗76.36千克/吨矿、磁选优化电耗63度/吨矿。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，包括窑体（1），所述窑体（1）内由上至下设置有迂回的蛇形烟道，所述蛇形烟道从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段（5）、焙烧加热段（6）、焙烧还原段（7）；所述焙烧预热段（5）连接有烟气引风收集装置（601），所述焙烧预热段（5）上方设置有预热料池（2），预热料池（2）通过预热料管（3）与焙烧预热段（5）相连通，焙烧预热段（5）的底部连通有垂直的落料通道（4），所述落料通道（4）穿过焙烧加热段（6）、焙烧还原段（7）并与焙烧加热段（6）和焙烧还原段（7）相隔离；所述焙烧还原段（7）连接有燃烧室（25）的火咀；焙烧还原段（7）内的焙烧加热温度为960-1030℃；所述落料通道（4）的底端连通有用于冷却物料的风冷管（10），所述风冷管⑽内设有还原气预热还原装置⑼；所述还原气预热还原装置⑼连通有还原气管路；还原气预热还原装置⑼内的还原气压力为600-1200Pa；所述风冷管（10）上端外壁设置有送风预热器（16）和冷却热风收集器⒄；所述风冷管（10）底部设置有输出提升装置（14），所述输出提升装置（14）依次连接有循环研磨系统和磁选优化系统；所述循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机（301）、磁选机（302）、筛分抽离装置（303）、雷蒙磨机（304）、离心抽离装置（305）、提升机（306）；所述磁选优化系统包括中磁精选装置（401）。

2.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，所述还原气预热还原装置⑼的还原气出口设置在风冷管（10）内的上端并朝向落料通道（4）；风冷管（10）外部设置有保温还原连接段（8），所述还原气进入风冷管（10）内预热，还原气进入具有保温还原连接段（8）的风冷管（10）部分与焙烧料直接接触吸收焙烧料热能；所述冷却热风收集器⒄出风口与送风预热器（16）入风口相连接，所述送风预热器（16）与燃烧室（25）的火咀相连接。

3.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，物料经过风冷管（10）后温度冷却至45-55℃；

所述风冷管⑽末端下方设有导料叶轮⑾；所述导料叶轮⑾下方设有导料平台⑿；所述导料平台⑿下方设有焙烧还原后料仓⒀，所述料仓⒀下方设有输出提升装置⒁。

4.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，所述还原气预热还原装置（9）内所通入的还原气为H₂ 或 CO。

5.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，还包括原料处理系统，所述原料处理系统包括依次连接的铁矿筛分制粒装置（101）、烟气净化干燥装置（102）、铁矿筛选输出装置（103）。

6.根据权利要求5所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，所述烟气引风收集装置（601）与烟气净化干燥装置（102）相连接。

7.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化铁矿的装置，其特征在于，还包括除灰除尘系统，所述除灰除尘系统包括依次相连接的除灰除尘装置（501）和静电除尘装置（502）；所述的对辊磨机（301）、筛分抽离装置（303）、中磁精选装置（401）分别与除灰除尘装置（501）相连接。

8.采用如权利要求1-7任意一项所述装置的气基直接还原磁选优化铁矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）原料处理：将氧化铁矿经过筛分制粒干燥筛选，得到粒径3-40mm铁矿颗粒物料，水分重量百分比＜10%；

b）气基直接还原焙烧：焙烧还原段（7）烟气温度达920-930℃时，将铁矿颗粒物料沿预热料池（2）、预热料管（3）和落料通道（4）开始下料，下料速度为v1；同时向落料通道（4）通入还原气，焙烧还原段（7）烟气温度达980℃时，下料速度为v2；v2为v1的5-6倍；铁矿颗粒物料在预热料池（2）中平铺堆积厚度为200～300mm；焙烧还原段（7）烟气温度上升速度≤2℃/分钟；

c）经过气基直接还原焙烧的铁矿颗粒物料进入风冷管（10）冷却至45-55℃；

d）经过冷却的物料依次经过对辊磨机、磁选机、筛分抽离装置、雷蒙磨机、提升机循环研磨、中磁精选装置、抽灰除尘装置，得到＞300目的优化还原铁精粉；优化还原铁精粉含Fe的重量百分比>76％。

9.根据权利要求8所述的气基直接还原磁选优化铁矿的方法，其特征在于，铁矿颗粒物料通过导料叶轮转速控制下料，所述导料叶轮转速4-6转/小时并输送至对辊磨机。

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