CN205258557U - 含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，包括反应炉、收砷装置和至少包括两级旋风预热器的旋风预热装置，旋风预热装置与反应炉连通。其中一级旋风预热器与反应炉相连，在该级旋风预热器的排气管道上设有脱砷烟气出口，脱砷烟气出口位于设置在排气管道上的下料口的下方，脱砷烟气出口上连接有旁路管道。收砷装置包括冷却装置和收集装置，冷却装置和收集装置在旁路管道上依序设置。上述含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，将砷以气态的形式从脱砷烟气出口排出经收砷装置得到固态三氧化二砷，从旋风预热器排料口得到铁精矿，该装置结构简单，脱砷效果明显。

Description

含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置

技术领域

本实用新型涉及含砷铁矿焙烧领域，特别地，涉及含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置。

背景技术

随着我国钢铁工业的发展，对铁矿石需求量大增，铁矿石资源日趋紧张。为改善这种紧张局面，一些复杂难选铁矿石也被列为大力开发的对象，例如储量巨大的含砷铁矿，其中有一类砷以砷酸铁形式存在的含砷氧化铁矿。在开发这类含砷铁矿过程中，需要对其进行还原焙烧得到铁品位较高的铁精矿。

现有的多级循环预热流态化还原焙烧氧化铁矿石反应装置能将弱磁性氧化铁矿还原焙烧成强磁性铁矿，经磁选后，能得到高品位高回收率铁精矿。但是，该装置处理含砷氧化铁矿时不能将砷从装置中分离脱除，导致装置内砷不断富集，需要对其加以改进，使其能够处理含砷氧化铁矿得到铁精矿。

实用新型内容

本实用新型提供了一种含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，以解决现有装置处理含砷氧化铁矿时不能将砷从装置中分离脱除，导致装置内砷不断富集的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，包括反应炉、收砷装置和至少包括两级旋风预热器的旋风预热装置，旋风预热装置与反应炉连通。

其中一级旋风预热器与反应炉相连，在该级旋风预热器的排气管道上设有脱砷烟气出口，脱砷烟气出口位于设置在排气管道上的下料口的下方，脱砷烟气出口上连接有旁路管道。

收砷装置包括冷却装置和收集装置，冷却装置和收集装置通过旁路管道依序相连。

进一步地，在排气管道上，下料口与脱砷烟气出口之间设置缩口，缩口以上直径d为以下直径D的0.6-0.9倍。

进一步地，缩口位于下料口以下距离L为0.5～1.5m。

进一步地，脱砷烟气出口的直径D1与排气管道的直径D比为(0.3-0.7)：1。

进一步地，还设置有风机，风机通过旁路管道与收集装置相连。

进一步地，冷却装置为骤冷塔，收集装置为袋式收尘器。

进一步地，冷却装置为空冷装置，收集装置为袋式收尘器。

空冷装置包括冷却进风管和阀门，冷却进风管经阀门与旁路管道连通。

旁路管道依序行经空冷装置、袋式收尘器和风机之后连通反应炉。

进一步地，旋风预热装置包括2～5级旋风预热器。

本实用新型具有以下有益效果：在含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置中，含砷氧化铁矿粉经旋风预热器预热后进入反应炉内，在磁化温度下，实现含砷氧化铁矿粉磁化焙烧的同时，以砷酸铁形式存在的砷生成为气态的三氧化二砷，气态的三氧化二砷伴随焙烧烟气和焙烧后的铁矿粉从反应炉出口排出，经旋风预热器进行气固分离，气态的三氧化二砷与焙烧烟气混合在一起，从旋风预热器的排气口排出，铁精矿从旋风预热器的排料口排出。

从连接反应炉的旋风预热器排出的气体分成两部分，其中一部分在排气管道脱砷烟气出口排出进入旁路管道用于脱砷，其余部分烟气继续对含砷氧化铁矿粉进行预热。焙烧烟气在排气管道的脱砷烟气出口位置进入旁路管道，冷却装置冷却旁路管道内气体，使三氧化二砷由气态变成固态，通过收集装置收集。经过上述含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，将砷以气态的形式从脱砷烟气出口排出经收砷装置得到固态三氧化二砷，从旋风预热器排料口得到铁精矿。若砷不从旋风预热装置中分离，含砷铁矿粉中的砷将在反应炉中生成气态三氧化二砷，在旋风预热装置中重复凝固、汽化，无法以固态形式伴随铁精矿排出也不能以气态的形式从预热尾气中排出，这样随着含砷铁矿粉不断的加入，砷将在旋风预热装置中不断富集，甚至影响到系统的连续稳定运行。该装置结构简单，脱砷效果明显。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置示意图；

图2是本实用新型另一优选实施例的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置示意图；

图3是本实用新型又一优选实施例的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置示意图；

图4是本实用新型优选实施例的空冷装置示意图；

图5是图3的I处放大示意图，为本实用新型优选实施例的旁路管道、排气管道和下料口的位置示意图。

附图标记说明：100、旋风预热装置；200、反应炉；300、收砷装置；400、旁路管道；110、旋风预热器；120、排气管道；130、下料口；140、脱砷烟气出口；150、缩口；310、冷却装置；320、收集装置；410、风机；311、骤冷塔；312、空冷装置；313、冷却进风管；314、阀门；A为含砷氧化铁矿进料位置；B为预热尾气出口位置；C为铁精矿出口位置；D为还原性气体入口位置；E为高砷粉尘出口位置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1～图5，本实用新型的优选实施例提供了一种含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，包括反应炉200、收砷装置300和至少包括两级旋风预热器110的旋风预热装置100，旋风预热装置100与反应炉200连通。其中一级旋风预热器110与反应炉200相连，在该级旋风预热器110的排气管道120上设有脱砷烟气出口140，脱砷烟气出口140位于设置在排气管道120上的下料口130的下方，脱砷烟气出口140上连接有旁路管道400。收砷装置300包括冷却装置310和收集装置320，冷却装置310和收集装置320通过旁路管道400依序相连。

脱砷烟气出口140在排气管道120上，靠近旋风预热器110的排气口位置，这种位置关系使旋风预热器110内气固混合物分离后再通过脱砷烟气出口140引出焙烧烟气，可大大减少从脱砷烟气出口140出去的焙烧烟气携带矿粉。下料口130位于脱砷烟气出口140的上方这种位置关系避免了下料口130下来的矿粉进入旁路管道400，保证从脱砷烟气出口140出去的焙烧烟气尽可能少的矿粉。装置运行时，脱砷烟气出口140的开口位置内部烟气温度达500-600℃，含砷铁矿粉磁化焙烧后经旋风预热器分离出烟气，其中的三氧化二砷以气态形式存在，利于三氧化二砷从脱砷烟气出口140排出。

旋风预热装置100为本领域常规的装置，优选为2～5级旋风预热器。其包括多级旋风预热器110，多级旋风预热器110之间通过排气管道120连接，并且连接关系为常规连接方式。含砷氧化铁矿粉进入或排出反应炉200的旋风预热器110为连接反应炉200的旋风预热器110，具体地说，当旋风预热装置100为两级时，脱砷烟气出口140位于矿粉排出反应炉200的旋风预热器110的排气管道120上；当旋风预热装置100为三级或三级以上时，脱砷烟气出口140位于矿粉进入反应炉200的旋风预热器110的排气管道120上。

采用该装置能使含砷氧化铁矿粉磁化焙烧过程中将砷以气态形式分离，得到铁精矿。含砷氧化铁矿中砷主要以砷酸铁FeAsO₄的形式存在，在本发明装置中，在反应炉200内高温还原性气氛下砷酸铁会与一氧化碳反应生成三氧化二铁、三氧化二砷和二氧化碳，反应式1如下：

FeAsO₄+CO＝Fe₂O₃+As₂O₃+CO₂1

As₂O₃的熔点为275℃，沸点为457.2℃，在220～250℃开始升华，因而在反应炉200内产生的烟气中，As₂O₃为气态。气态三氧化二砷混合在焙烧烟气中，经旋风预热器分离、经脱砷烟气出口140排出进入旁路管道400，经收砷装置300得到固态的三氧化二砷。在收砷装置300中将焙烧烟气的温度降低至As₂O₃升华温度之下，即可实现砷元素从该烟气中分离。

反应炉200内为还原性气氛，反应炉200可以为磁化焙烧炉。反应炉200内的温度为700～900℃。物料在磁化焙烧炉内呈悬浮态，与气体充分接触，反应迅速充分。

反应炉200对含砷氧化铁矿粉进行焙烧并产生含气态三氧化二砷的焙烧烟气，焙烧烟气沿旋风预热器110逐级上升对矿粉进行预热，同时焙烧烟气本身的温度逐级降低。旋风预热器110的排气管道120内烟气的温度为500-600℃，该位置开设脱砷烟气出口140并连接旁路管道400。开设脱砷烟气出口140的位置，因旋风预热装置100的级数不同，对应不同的排气管道120上。如图3所示，当旋风预热装置100为2级时，脱砷烟气出口140设置在含砷氧化铁矿粉排出反应炉200的旋风预热器110的排气管道120上；如图1和2，当旋风预热装置100为3或3级以上时，脱砷烟气出口140设置在含砷氧化铁矿粉进入反应炉200的旋风预热器110的排气管道120上，因为在装置运行时，这两种结构都满足脱砷烟气出口140的开口位置内部烟气温度为500-600℃，三氧化二砷全部为气态，有利于三氧化二砷从脱砷烟气出口140以气态形式排出，温度低于这一温度时三氧化二砷易出现玻璃态而粘壁，不利于回收，温度过高则不利于焙烧烟气的热量回收利用，且所需的冷却介质(如空气)量更多不利于节能。

部分焙烧烟气经脱砷烟气出口140进入旁路管道400中，其余部分气流继续对其它级旋风预热器110中的矿粉进行预热。冷却装置310和收集装置320根据焙烧烟气在旁路管道400中的流动方向依序设置。焙烧烟气先经过冷却装置310，再经过收集装置320。冷却装置310使焙烧烟气的温度降至200℃以下，其中的三氧化二砷变成固体。收集装置320将三氧化二砷固体和剩余的焙烧烟气分离。剩余的焙烧烟气可直接排放或最终导入反应炉200中。

继续对含砷氧化铁矿粉进行预热的焙烧烟气则沿旋风预热器110排气管道120流经缩口150，使风速保持与引出焙烧烟气前相近，然后带动由下料口130落下的含砷氧化铁矿粉一起沿排气管道120进入另一级旋风预热器110。控制旋风预热装置100级数4-5级，使流经最后一级旋风预热器110的烟气温度低于220℃，此时，这一部分焙烧烟气中包含的砷以固体形式存在并随矿粉一起进入下一级预热，重复随矿粉进入旋风预热器升华成气态三氧化二砷，混合进入焙烧烟气，焙烧烟气分流脱砷和预热的过程。从最后一级旋风预热器110排出的预热尾气则可用于矿石的粉磨烘干等。

综上所述，在含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置中，含砷氧化铁矿粉经旋风预热器预热后进入反应炉内，在磁化温度下，实现含砷氧化铁矿粉磁化焙烧的同时，以砷酸铁形式存在的砷生成为气态的三氧化二砷，气态的三氧化二砷伴随焙烧烟气和焙烧后的铁矿粉从反应炉出口排出，经旋风预热器进行气固分离，气态的三氧化二砷与焙烧烟气混合在一起，从旋风预热器的排气口排出，铁精矿从旋风预热器的排料口排出。

从连接反应炉的旋风预热器排出的气体分成两部分，其中一部分在排气管道(120)上脱砷烟气出口排出进入旁路管道用于脱砷，其余部分烟气继续沿排气管道流动并与加入的含砷氧化铁矿粉混合进入前一级旋风预热器，气固混合物经旋风预热器分离后含砷氧化铁矿粉从预热器排料口落入反应炉(当旋风预热器为三级或三级以上时，含砷铁矿粉需再经一级旋风预热器排料口落入反应炉)；分离后的烟气排出进一步处理利用。焙烧烟气在排气管道的脱砷烟气出口位置进入旁路管道，冷却装置冷却旁路管道内气体，使三氧化二砷由气态变成固态，通过收集装置收集。经过上述含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，将砷以气态的形式从脱砷烟气出口排出经收砷装置得到固态三氧化二砷，从旋风预热器排料口得到铁精矿。若砷不从旋风预热装置中分离，含砷铁矿粉中的砷将在反应炉中生成气态三氧化二砷，在旋风预热装置中重复凝固、汽化，无法以固态形式伴随铁精矿排出也不能以气态的形式从预热尾气中排出，这样随着含砷铁矿粉不断的加入，砷将在旋风预热装置中不断富集，甚至影响到系统的连续稳定运行。该装置结构简单，脱砷效果明显。

本实用新型具有以下有益效果：上述含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，反应炉200使得砷酸铁反应生成气态三氧化二砷，铁元素以四氧化三铁留在焙烧矿中，焙烧烟气在排气管道120的500-600℃处分流经脱砷烟气出口140进入旁路管道400。冷却装置310冷却来自旁路管道400内气体，使其中的三氧化二砷变成固体，三氧化二砷固体通过收集装置320收集分离，实现脱砷。上述含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置结构简单，高效实用，脱砷效果明显。

可选地，参照图5，在排气管道120上，下料口130与脱砷烟气出口140之间设置缩口150，缩口150以上直径d为以下直径D的0.6-0.9倍，使得流经排气管道120内焙烧烟气在经过脱砷烟气出口140位置后风速保持相近；从脱砷烟气出口140分流一部分气量后，若管径不变，则流经排气管道120中的风速会减小，不利于烟气带动矿粉的流动和预热。管径缩小可逐渐缩小，缩小处可呈一定锥度。

可选地，参照图5，图5中带箭头虚线为矿粉的流动路径，带箭头实线为焙烧烟气的流动路径。缩口150位于下料口130以下距离L为0.5～1.5m。矿粉从下料口130落下后，并不会立刻被焙烧烟气产生的气流吹上去，而是在排气管道120内先下落一段距离然后被气流沿排气管道120带入下一级预热器，因而缩口150应开在矿粉落下的最低点与脱砷烟气出口140之间，缩口150位于下料口130以下距离L为0.5～1.5m可有效避免矿粉经脱砷烟气出口140进入旁路管道400中。

可选地，脱砷烟气出口140的直径D1与所述排气管道120的直径D比为(0.3-0.7)：1。按此设置能使旁路管道400仅抽走10～50％的气量，从而保证了焙烧烟气预热矿粉所需气量。

可选地，参照图1、图2和图3，还设置有风机410，风机410通过旁路管道400与收集装置320相连。风机410提供旁路管道400内的气流流动动力。

可选地，参照图2和3，所述冷却装置310为骤冷塔311，所述收集装置320为袋式收尘器。骤冷塔311冷却时避免了出现玻璃态三氧化二砷，大部分的三氧化二砷冷凝为固体，冷却之后焙烧气流进入袋式收尘器。

可选地，参照图1和图4，冷却装置310为空冷装置312，收集装置320为袋式收尘器；空冷装置312包括冷却进风管313和阀门314，冷却进风管313经阀门314与旁路管道400连通；旁路管道400依序行经空冷装置312、袋式收尘器和风机410之后连通反应炉200。

空冷装置312为三通形式的腔室，分别与旁路管道400、袋式收尘器和冷却进风管313相连。冷却进风管313通过阀门314开启量的大小，控制进入旁路管道400的冷却风的流量，冷却风使焙烧烟气冷却，并大大减少三氧化二砷冷却过程中液化粘结于管壁情况的出现。空冷装置312装置简单，冷却效果明显。收砷装置300中的袋式收尘器为高温袋式收尘器，风机410为负压风机410。焙烧烟气经冷却后，温度低于200℃，需用高温袋式收尘器；旁路管道400管内为负压，有利于焙烧烟气的抽出及冷却时空气的进入。

可选地，参照图1、图2和图3，所述旋风预热装置100包括2～5级旋风预热器110。按此设置能得到最优的预热效果，同时避免过多的预热级导致设备成本过高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，包括反应炉(200)、收砷装置(300)和至少包括两级旋风预热器(110)的旋风预热装置(100)，所述旋风预热装置(100)与所述反应炉(200)连通；

其中一级旋风预热器(110)与所述反应炉(200)相连，在该级旋风预热器(110)的排气管道(120)上设有脱砷烟气出口(140)，所述脱砷烟气出口(140)位于设置在所述排气管道(120)上的下料口(130)的下方，所述脱砷烟气出口(140)上连接有旁路管道(400)；

所述收砷装置(300)包括冷却装置(310)和收集装置(320)，所述冷却装置(310)和所述收集装置(320)通过所述旁路管道(400)依序相连。

2.根据权利要求1所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，在所述排气管道(120)上，所述下料口(130)与所述脱砷烟气出口(140)之间设置缩口(150)，所述缩口(150)以上直径d为以下直径D的0.6-0.9倍。

3.根据权利要求2所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，所述缩口(150)位于所述下料口(130)以下距离L为0.5～1.5m。

4.根据权利要求1所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，所述脱砷烟气出口(140)的直径D1与所述排气管道(120)的直径D比为(0.3-0.7)：1。

5.根据权利要求1所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，还设置有风机(410)，所述风机(410)通过所述旁路管道(400)与所述收集装置(320)相连。

6.根据权利要求1所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，所述冷却装置(310)为骤冷塔(311)，所述收集装置(320)为袋式收尘器。

7.根据权利要求5所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，所述冷却装置(310)为空冷装置(312)，所述收集装置(320)为袋式收尘器；

所述空冷装置(312)包括冷却进风管(313)和阀门(314)，所述冷却进风管(313)经所述阀门(314)与所述旁路管道(400)连通；

所述旁路管道(400)依序行经所述空冷装置(312)、所述袋式收尘器和所述风机(410)之后连通所述反应炉(200)。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的含砷氧化铁矿粉的磁化焙烧脱砷装置，其特征在于，所述旋风预热装置(100)包括2～5级旋风预热器(110)。