CN207608571U - 硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，包括：磨矿装置、摇床、干燥装置、回转窑、第一磨矿磁选装置、混料设备、压球装置、还原炉和第二磨矿磁选装置。其中，摇床具有硫铁矿焙烧渣粉末入口和含硅物相出口和精矿出口；回转窑具有干燥精矿入口、第一还原剂入口、焙烧粉料出口和第一高温烟气出口；第一磨矿磁选装置具有焙烧粉料入口、第一磨选精矿出口和第一尾矿出口；混料设备具有第一磨选精矿入口、脱硫剂入口、第二还原剂入口和混合物料出口；还原炉具有球团物料入口、金属化球团出口和第二高温烟气出口；第二磨矿磁选装置具有金属化球团入口、海绵铁出口和第二尾矿出口。采用该系统能使硫铁矿焙烧渣得到高效利用。
Description
技术领域
本实用新型属于材料化工领域，具体而言，本实用新型涉及硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统。
背景技术
硫铁矿是生产硫酸的重要原料。目前，主要采用硫铁矿氧化焙烧-烟气制酸工艺来生产硫酸。每生产1t硫酸就会产生0.8-0.9t硫铁矿烧渣。然而，这种渣的硫和磷含量过高，铁含量随着产地不同在35-65％之间波动。硫和磷容易造成钢铁材料性能明显恶化，是严格限制的有害元素，所以这种焙烧渣很难直接作为炼铁原料，只能以5-10％的比例与铁矿石搭配炼铁。我国每年产生的近1000万吨硫铁矿焙烧渣中，只有100万吨左右得到回收利用，余下的主要采取堆存处理，不仅造成巨大的资源浪费，还会对土壤，水体及大气造成不同程度的污染和破坏。因此，硫铁矿焙烧渣的处理工艺有待进一步改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统。采用本实用新型提出的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统不仅可以显著提高硫铁矿焙烧渣中铁的回收率并制备得到的高品位的海绵铁，使硫铁矿焙烧渣得到高效利用，还能有效解决硫铁矿焙烧渣堆放对环境造成的污染和破坏问题。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，包括：
磨矿装置，所述磨矿装置具有硫铁矿焙烧渣入口和硫铁矿焙烧渣粉末出口；
摇床，所述摇床具有硫铁矿焙烧渣粉末入口和含硅物相出口和精矿出口，所述硫铁矿焙烧渣粉末入口与所述硫铁矿焙烧渣粉末出口相连；
干燥装置，所述干燥装置具有精矿入口和干燥精矿出口，所述精矿入口与所述精矿出口相连；
回转窑，所述回转窑具有干燥精矿入口、第一还原剂入口、焙烧粉料出口和第一高温烟气出口，所述干燥精矿入口与所述干燥精矿出口相连；
第一磨矿磁选装置，所述第一磨矿磁选装置具有焙烧粉料入口、第一磨选精矿出口和第一尾矿出口，所述焙烧粉料入口与所述焙烧粉料出口相连；
混料设备，所述混料设备具有第一磨选精矿入口、脱硫剂入口、第二还原剂入口和混合物料出口，所述第一磨选精矿入口与所述第一磨选精矿出口相连；
压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和球团物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
还原炉，所述还原炉具有球团物料入口、金属化球团出口和第二高温烟气出口，所述球团物料入口与所述球团物料出口相连；以及
第二磨矿磁选装置，所述第二磨矿磁选装置具有金属化球团入口、海绵铁出口和第二尾矿出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
根据本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，一方面，可以依次利用磨矿装置和摇床对硫铁矿焙烧渣进行细磨和摇床选矿处理，进而有效避免含硅物相如脉石、石英对后续工艺的不利影响，并显著提高精矿的铁品位；另一方面，可以依次利用回转窑和第一磨矿磁选装置对精矿进行磁化焙烧处理和第一磨矿磁选，进而将弱磁性的Fe2O3还原为强磁性的Fe3O4，并脱除硫铁矿伴生的铜铅锌等有害杂质，得到高品位的第一磨选精矿；最后，可以依次利用压球装置、还原炉和第二磨矿磁选装置将第一磨选精矿与脱硫剂和还原剂混合并进行压球处理、还原焙烧和第二磨矿磁选，进而使第一磨选精矿中的铁进一步富集，得到高品位的海绵铁。由此，通过采用本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，不仅可以显著提高硫铁矿焙烧渣中铁的回收率并制备得到的高品位的海绵铁，使硫铁矿焙烧渣得到高效利用，还能有效解决硫铁矿焙烧渣堆放对环境造成的污染和破坏问题。
另外，根据本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型中，所述第一磨矿磁选装置和所述第二磨矿磁选装置均为相连设置的球磨机和磁选机。由此，可以进一步提高第一、第二磨矿磁选的效率和最终制备得到的海绵铁的品位。
在本实用新型中，所述第一高温烟气出口与所述干燥装置相连，且适于将所述回转窑内产生的高温烟气用于干燥精矿。由此，可以进一步提高能源的利用率和磁化焙烧处理的效率，并显著降低磁化焙烧处理的能耗。
在本实用新型中，硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统进一步包括：料仓，所述料仓设置在所述压球装置与所述还原炉之间，所述第二高温烟气出口与所述料仓相连，且适于将所述还原炉内产生的高温烟气用于干燥球团物料。由此，可以进一步提高能源的利用率和还原焙烧处理的效率，并显著降低还原焙烧处理的能耗。
在本实用新型中，硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统进一步包括：第一冷却塔，所述第一冷却塔设置在所述回转窑与所述第一磨矿磁选装置之间，且所述第一冷却塔内适于氮气流通，以便对焙烧粉料进行冷却；第二冷却塔，所述第二冷却塔设置在所述还原炉与所述第二磨矿磁选装置之间，且所述第二冷却塔内适于氮气流通，以便对金属化球团进行冷却。由此，可以有效避免焙烧粉料和单质铁在冷却过程中被氧化而导致铁的回收率和海绵铁的品位下降。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统的结构示意图。
图2是根据本实用新型又一个实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统的结构示意图。
图3是利用本实用新型一个实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法流程图。
图4是利用本实用新型又一个实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，如图1所示，包括：磨矿装置10、摇床20、干燥装置30、回转窑40、第一磨矿磁选装置50、混料设备60、压球装置70、还原炉80和第二磨矿磁选装置90。
其中，磨矿装置10具有硫铁矿焙烧渣入口11和硫铁矿焙烧渣粉末出口12；摇床20具有硫铁矿焙烧渣粉末入口21、含硅物相出口22和精矿出口23，硫铁矿焙烧渣粉末入口21与硫铁矿焙烧渣粉末出口12相连；干燥装置30具有精矿入口31和干燥精矿出口32，精矿入口31与精矿出口23相连；回转窑40具有干燥精矿入口41、还原剂入口42、焙烧粉料出口43和第一高温烟气出口44，干燥精矿入口41与干燥精矿出口32相连；第一磨矿磁选装置50具有焙烧粉料入口51、第一磨选精矿出口52和第一尾矿出口53，焙烧粉料入口51与焙烧粉料出口43相连；混料设备60具有第一磨选精矿入口61、脱硫剂入口62、还原剂入口63和混合物料出口64，第一磨选精矿入口61与第一磨选精矿出口52相连；压球装置70具有混合物料入口71和球团物料出口72，混合物料入口71与混合物料出口64相连；还原炉80具有球团物料入口81、金属化球团出口82和第二高温烟气出口83，球团物料入口81与球团物料出口72相连；以及第二磨矿磁选装置90具有金属化球团入口91、海绵铁出口92和第二尾矿出口93，金属化球团入口91与金属化球团出口82相连。
根据本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，一方面，可以依次利用磨矿装置10和摇床20对硫铁矿焙烧渣进行细磨和摇床选矿处理，进而有效避免含硅物相如脉石、石英对后续工艺的不利影响，并显著提高精矿的铁品位；另一方面，可以依次利用回转窑40和第一磨矿磁选装置50对精矿进行磁化焙烧处理和第一磨矿磁选，进而将弱磁性的Fe2O3还原为强磁性的Fe3O4，并脱除硫铁矿伴生的铜铅锌等有害杂质，得到高品位的第一磨选精矿；最后，可以依次利用压球装置70、还原炉80和第二磨矿磁选装置90将第一磨选精矿与脱硫剂和还原剂混合并进行压球处理、还原焙烧和第二磨矿磁选，进而使第一磨选精矿中的铁进一步富集，得到高品位的海绵铁。由此，通过采用本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，不仅可以显著提高硫铁矿焙烧渣中铁的回收率并制备得到的高品位的海绵铁，使硫铁矿焙烧渣得到高效利用，还能有效解决硫铁矿焙烧渣堆放对环境造成的污染和破坏问题。
下面参考图1-2对本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统进行详细描述。
磨矿装置10
根据本实用新型的实施例，磨矿装置10具有硫铁矿焙烧渣入口11和硫铁矿焙烧渣粉末出口12。磨矿装置10适于对硫铁矿焙烧渣进行细磨，以便得到硫铁矿焙烧渣粉末，由此，可以使后续对硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿时，硫铁矿焙烧渣中质量较轻的脉石和二氧化硅等含硅物相能够更容易被分离出去，进而提高后续摇床选矿的效率和精矿的品位，并有效避免脉石和二氧化硅等含硅物相对后续处理工艺的不利影响。
根据本实用新型的具体实施例，可以使细磨得到的硫铁矿焙烧渣粉末中粒径在53-62微米的粉末占75-100重量％。由此，可以进一步提高后续摇床选矿的效率和精矿的品位，有效减轻后续处理工艺的负担和能耗，并促进后续处理工艺的顺利进行。
根据本实用新型的具体实施例，磨矿装置10可以为球磨机或棒磨机等磨矿设备。
摇床20
根据本实用新型的实施例，摇床20具有硫铁矿焙烧渣粉末入口21和含硅物相出口22和精矿出口23，硫铁矿焙烧渣粉末入口21与硫铁矿焙烧渣粉末出口12相连。摇床20适于对硫铁矿焙烧渣进行摇床摇床选矿，以便分离出含硅物相，得到精矿。
根据本实用新型的实施例，发明人发现，硫铁矿焙烧渣中SiO2含量普遍较高，占15重量％以上，而且大部分石英，多于磁铁矿、赤铁矿以连生体形式存在，不利于后续磁化焙烧处理以及还原焙烧的顺利实施。本实用新型中通过采用摇床20预先对硫铁矿焙烧渣粉末进行简便的摇床选矿，不仅可以有效除去硫铁矿焙烧渣中的50％以上的二氧化硅和硅酸盐等含硅物相，得到铁品位较高的精矿，还能显著降低后续还原焙烧过程中脱硫剂的添加量以及后续各项处理工艺的负担和能耗，进而进一步提高硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的效率和海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，摇床选矿可以在下列条件下进行：冲次为260-320次/min，冲程为8-12mm，给矿浓度为20-40重量％。本实用新型中通过选用上述摇床选矿的条件，可以显著提高摇床选矿的效率，并使硫铁矿焙烧渣中更多的含硅物相被有效分离处理，进而进一步提高精矿的品位，并显著降低后续磁化焙烧处理的负担和能耗。根据本实用新型的具体实施例，摇床选矿可以优选在下列条件下进行：冲次为300-320次/min，冲程为8-10mm，给矿浓度为30-35重量％。由此，可以进一步提高摇床选矿的效率和精矿的品位，并显著降低后续磁化焙烧处理的负担和能耗。
干燥装置30
根据本实用新型的实施例，具有精矿入口31和干燥精矿出口32，精矿入口31与精矿出口23相连。干燥装置30适于对精矿进行干燥处理，由此，可以显著提高精矿与还原剂混合进行磁化焙烧处理的效率，并有效降低磁化焙烧处理的能耗。
根据本实用新型的具体实施例，对精矿进行干燥处理的温度可以为120-200摄氏度，干燥时间可以为60-120分钟。由此，可以使精矿被充分干燥，进而进一步提高精矿与还原剂混合进行磁化焙烧处理的效率，并有效降低磁化焙烧处理的能耗。
回转窑40
根据本实用新型的实施例，回转窑40具有干燥精矿入口41、还原剂入口42、焙烧粉料出口43和第一高温烟气出口44，干燥精矿入口41与干燥精矿出口32相连。回转窑40适于将精矿经过干燥处理后与第一还原剂混合进行磁化焙烧处理，以便得到焙烧粉料。
根据本实用新型的实施例，发明人发现，硫铁矿焙烧渣中的铁绝大部分以弱磁性Fe2O3的状态存在，即使采用强磁选也很难提高第一磨选精矿的品位和收率，本实用新型中通过将精矿与第一还原剂混合送入回转窑40内进行磁化焙烧处理，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被还原为强磁性的Fe3O4，进而有效提高后续第一磨矿磁选的效率和第一磨选精矿的品位。
根据本实用新型的具体实施例，经过干燥处理的精矿与第一还原剂混合的质量比可以为100：(5-10)。发明人发现，经过干燥处理的精矿与第一还原剂混合时，若第一还原剂的加入量过少，则在进行磁化焙烧处理过程中不足以使弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，严重影响后续第一磨矿磁选处理中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，而第一还原剂的加入量过多，会造成强磁性Fe3O4被进一步还原为弱磁性FeO，严重影响磁化焙烧的效果，很难进一步提高第一磨矿磁选处理中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还会导致还原剂浪费。由此，本实用新型中通过控制经过干燥处理的精矿与第一还原剂的质量比为100：(5-10)，不仅可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，而且不会发生过还原，进而有效提高后续第一磨矿磁选中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还能进一步降低原料成本。
根据本实用新型的具体实施例，磁化焙烧处理的温度可以为600-800摄氏度，时间可以为20-40分钟。由此，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，进而进一步提高后续第一磨矿磁选中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还能进一步降低原料成本。
根据本实用新型的具体实施例，第一还原剂可以为无烟煤、木炭、石墨粉、兰炭、烟煤等固定碳含量不低于70重量％的碳质原料。由此，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4。
根据本实用新型的具体实施例，第一还原剂可以为粒径小于75微米的部分占75-90重量％的碳质原料。由此，可以使第一还原剂与精矿充分接触，进而进一步提高磁化焙烧处理的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，回转窑40的第一高温烟气出口44可以与干燥装置30相连，且适于将回转窑内产生的高温烟气用于干燥精矿。由此，可以对第一高温烟气携带的热量进行充分利用，显著提高能源的利用率和磁化焙烧处理的效率，还能进一步降低磁化焙烧处理的能耗和成本。
第一磨矿磁选装置50
根据本实用新型的实施例，第一磨矿磁选装置50具有焙烧粉料入口51、第一磨选精矿出口52和第一尾矿出口53，焙烧粉料入口51与焙烧粉料出口43相连。第一磨矿磁选装置50适于将焙烧粉料进行第一磨矿磁选，由此，可以有效脱除焙烧粉料中的非磁性有害杂质，如硫铁矿焙烧渣伴生的铜、铅和锌等，进而得到高品位的第一磨选精矿和第一尾矿。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统可以进一步包括：第一冷却塔110，第一冷却塔110可以设置在回转窑40和第一磨矿磁选装置50之间，且第一冷却塔内适于氮气流通，以便对焙烧粉料进行冷却。由此，可以将磁化焙烧得到的焙烧粉料在惰性气体下冷却至室温后再进行第一磨矿磁选，进而有效避免强磁性的Fe3O4被氧化为弱磁性的Fe2O3而导致铁的回收率和第一磨选精矿的品位下降。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，第一磨矿磁选装置50可以为相连设置的球磨机54和磁选机55。由此，可以进一步提高第一磨矿磁选的效率和第一磨选精矿的品位。
根据本实用新型的具体实施例，第一磨矿磁选可以将焙烧粉料细磨至粒径小于75微米的粉料占80-100重量％，并在700-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第一磨矿磁选的效率，并得到磁性物TFe不低于65重量％、S含量不高于0.12重量％、Cu含量不高于0.05重量％、Pb含量不高于0.02重量％以及Zn含量不高于0.02重量％的第一磨选精矿。根据本实用新型的具体实施例，第一磨矿磁选可以优选将焙烧粉料细磨至粒径小于75微米的粉料占90-100重量％，并在700-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第一磨矿磁选的效率和第一磨选精矿的品位。
混料设备60
根据本实用新型的实施例，混料设备60具有第一磨选精矿入口61、脱硫剂入口62、还原剂入口63和混合物料出口64，第一磨选精矿入口61与第一磨选精矿出口52相连。混料设备60适于将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂混合，以便得到混合物料。
根据本实用新型的具体实施例，第一磨选精矿、脱硫剂和第二还原剂的质量比可以为100：(5-15)：(10-30)。发明人发现，若脱硫剂加入量过少，在进行后续还原焙烧时不能有效脱除第一磨选精矿中的杂质成分硫，而若脱硫剂加入量过多，不仅会造成原料浪费，还会引入新的杂质；若第二还原剂加入量过少，在进行后续的还原焙烧时不能使第一磨选精矿中的铁充分还原并有效脱除第一磨选精矿中的硫，而第二还原剂加入量过多，并不能进一步提高对第一磨选精矿的还原效果和金属化球团的金属化率，还会加重后续磨选的处理负担，并造成原料浪费。本实用新型中通过采用上述第一磨选精矿、脱硫剂和第二还原剂的质量配比，不仅可以使第一磨选精矿中的铁被有效还原为单质铁，还能有效脱除第一磨选精矿中的硫，进而能够显著提高后续还原焙烧得到金属化球团的金属化率并降低金属化球团的杂质含量。
根据本实用新型的具体实施例，第二还原剂可以为无烟煤、木炭、焦炭、石油焦等碳质原料。由此，可以有效提高后续还原焙烧的效率和效果，进而进一步提高最终制备得到的海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，第二还原剂可以为粒径小于75微米部分占75-90重量％的碳质粉末。由此，可以使第二还原剂与第一磨选精矿和脱硫剂充分接触，进而进一步提高还原焙烧的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，脱硫剂可以为粒径小于75微米部分占80-100重量％的粉末。由此，可以使脱硫剂与第一磨选精矿充分接触，进而能够进一步提高对物料球团的脱硫效果和最终制备得到的海绵铁的品位。
压球装置70
根据本实用新型的实施例，压球装置70具有混合物料入口71和球团物料出口72，混合物料入口71与混合物料出口64相连。压球装置70适于对混合物料进行压球处理，由此，可以进一步提高后续还原焙烧的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，压球处理可以在30-50MPa的压力下进行。由此，可以进一步提高压球处理的效率并使球团物料具有一定的强度。
还原炉80
根据本实用新型的实施例，还原炉80具有球团物料入口81、金属化球团出口82和第二高温烟气出口83，球团物料入口81与球团物料出口72相连。还原炉80适于对球团物料进行还原焙烧，以便得到金属化球团，由此，不仅可以使物料球团中的铁被有效还原为单质铁，还能有效脱除物料球团中的杂质成分硫，进而能够显著提高金属化球团的金属化率并降低金属化球团的杂质含量。
根据本实用新型的具体实施例，还原焙烧可以在800-1100摄氏度的惰性气氛下进行60-120分钟完成的。由此，可以使物料球团中的铁被充分还原，并有效脱除物料球团中的杂质成分硫，使金属化球团的金属化率达到90％以上，进而能够进一步提高最终制备得到的海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统可以进一步包括：料仓100，料仓100设置在压球装置70与还原炉80之间，第二高温烟气出口83与料仓10相连，且适于将还原炉80内产生的高温烟气用于干燥球团物料。由此，不仅可以进一步提高能源的利用率和还原焙烧的效率，还能进一步降低还原焙烧的能耗和成本。
第二磨矿磁选装置90
根据本实用新型的实施例，第二磨矿磁选装置90具有金属化球团入口91、海绵铁出口92和第二尾矿出口93，金属化球团入口91与金属化球团出口82相连。第二磨矿磁选装置90适于对金属化球团进行第二磨矿磁选，由此，可以进一步分离出金属化球团中的非磁性成分，以便得到高品质的海绵铁和第二尾矿。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统可以进一步包括：第二冷却塔120，第二冷却塔120设置在还原炉80和第二磨矿磁选装置90直接，且第二冷却塔内适于氮气流通，以便对金属化球团进行冷却。由此，可以将还原焙烧得到的金属化球团在惰性气体下冷却至室温后再进行第二磨矿磁选，进而有效避免单质铁被氧化而导致铁的回收率和海绵铁的品位下降。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，第二磨矿磁选装置90可以为相连设置的球磨机94和和磁选机95。由此，可以进一步提高第二磨矿磁选的效率和最终制备得到的海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，第二磨矿磁选可以将金属化球团细磨至粒径在75-90微米的粉料占80-100重量％，并在600-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第二磨矿磁选的效率，并可以得到TFe在90重量％以上，S含量不高于0.03重量％的高品质海绵铁。
为了方便理解本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，下面对采用该硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法进行详细描述。
根据本实用新型的具体实施例，采用上述硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法包括：将硫铁矿焙烧渣进行细磨，以便得到硫铁矿焙烧渣粉末；将硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿，以便分离出含硅物相，得到精矿；将精矿经过干燥处理后与第一还原剂混合送入回转窑内进行磁化焙烧处理，以便得到焙烧粉料；将焙烧粉料进行第一磨矿磁选，以便得到第一磨选精矿和第一尾矿；将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂混合并进行压球处理，以便得到球团物料；将球团物料进行还原焙烧，以便得到金属化球团；以及将金属化球团进行第二磨矿磁选，以便得到海绵铁和第二尾矿。
根据本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的方法，一方面，通过对硫铁矿焙烧渣进行细磨和摇床选矿处理，可以有效避免含硅物相如脉石、石英对后续工艺的不利影响，并显著提高精矿的铁品位；另一方面，通过对精矿进行磁化焙烧处理和第一磨矿磁选，可以将弱磁性的Fe2O3还原为强磁性的Fe3O4，并脱除硫铁矿伴生的铜铅锌等有害杂质，得到高品位的第一磨选精矿；最后，通过将第一磨选精矿与脱硫剂和还原剂混合并进行压球处理、还原焙烧和第二磨矿磁选，可以使第一磨选精矿中的铁进一步富集，得到高品位的海绵铁。由此，通过采用本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的方法，不仅可以显著提高硫铁矿焙烧渣中铁的回收率并制备得到的高品位的海绵铁，使硫铁矿焙烧渣得到高效利用，还能有效解决硫铁矿焙烧渣堆放对环境造成的污染和破坏问题。
下面参考图3-4对本实用新型上述实施例的硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的方法进行详细描述。
S100：将硫铁矿焙烧渣进行细磨，以便得到硫铁矿焙烧渣粉末
根据本实用新型的实施例，本实用新型中通过对硫铁矿焙烧渣进行细磨，可以使后续对硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿时，硫铁矿焙烧渣中质量较轻的脉石和二氧化硅等含硅物相能够更容易被分离出去，进而提高后续摇床选矿的效率和精矿的品位，并有效避免脉石和二氧化硅等含硅物相对后续处理工艺的不利影响。
根据本实用新型的具体实施例，可以使细磨得到的硫铁矿焙烧渣粉末中粒径在53-62微米的粉末占75-100重量％。由此，可以进一步提高后续摇床选矿的效率和精矿的品位，有效减轻后续处理工艺的负担和能耗，并促进后续处理工艺的顺利进行。
S200：将硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿，以便分离出含硅物相，得到精矿
根据本实用新型的实施例，发明人发现，硫铁矿焙烧渣中SiO2含量普遍较高，在15重量％以上，而且大部分石英，多于磁铁矿、赤铁矿以连生体形式存在，不利于后续磁化焙烧处理以及还原焙烧的顺利实施。本实用新型中通过预先对硫铁矿焙烧渣粉末进行简便的摇床选矿，不仅可以有效除去硫铁矿焙烧渣中的50％以上的二氧化硅和硅酸盐等含硅物相，得到铁品位较高的精矿，还能显著降低后续还原焙烧过程中脱硫剂的添加量以及后续各项处理工艺的负担和能耗，进而进一步提高硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的效率和海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，摇床选矿可以在下列条件下进行：冲次为260-320次/min，冲程为8-12mm，给矿浓度为20-40重量％。本实用新型中通过选用上述摇床选矿的条件，可以显著提高摇床选矿的效率，并使硫铁矿焙烧渣中更多的含硅物相被有效分离处理，进而进一步提高精矿的品位，并显著降低后续磁化焙烧处理的负担和能耗。根据本实用新型的具体实施例，摇床选矿可以优选在下列条件下进行：冲次为300-320次/min，冲程为8-10mm，给矿浓度为30-35重量％。由此，可以进一步提高摇床选矿的效率和精矿的品位，并显著降低后续磁化焙烧处理的负担和能耗。
S300：将精矿经过干燥处理后与第一还原剂混合送入回转窑内进行磁化焙烧处理，以便得到焙烧粉料
根据本实用新型的实施例，发明人发现，硫铁矿焙烧渣中的铁绝大部分以弱磁性Fe2O3的状态存在，即使采用强磁选也很难提高第一磨选精矿的品位和收率，本实用新型中通过将精矿与第一还原剂混合进行磁化焙烧处理，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被还原为强磁性的Fe3O4，进而有效提高后续第一磨矿磁选的效率和第一磨选精矿的品位。
根据本实用新型的具体实施例，对精矿进行干燥处理的温度可以为120-200摄氏度，干燥时间可以为60-120分钟。由此，可以使精矿被充分干燥，进而进一步提高精矿与还原剂混合进行磁化焙烧处理的效率，并有效降低磁化焙烧处理的能耗。
根据本实用新型的具体实施例，经过干燥处理的精矿与第一还原剂混合的质量比可以为100：(5-10)。发明人发现，经过干燥处理的精矿与第一还原剂混合时，若第一还原剂的加入量过少，则在进行磁化焙烧处理过程中不足以使弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，严重影响后续第一磨矿磁选处理中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，而第一还原剂的加入量过多，容易将强磁性Fe3O4还原为弱磁性FeO，即出现过还原的情况，这会严重降低磁化焙烧的效果，很难进一步提高第一磨矿磁选处理中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还会导致还原剂浪费。由此，本实用新型中通过控制经过干燥处理的精矿与第一还原剂的质量比为100：(5-10)，不仅可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，不会发生过还原的情况，进而有效提高后续第一磨矿磁选中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还能进一步降低原料成本。
根据本实用新型的具体实施例，磁化焙烧处理的温度可以为600-800摄氏度，时间可以为20-40分钟。由此，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4，进而进一步提高后续第一磨矿磁选中铁的回收率和第一磨选精矿的品位，还能进一步降低原料成本。
根据本实用新型的具体实施例，第一还原剂可以为无烟煤、木炭、石墨粉、兰炭、烟煤等固定碳含量不低于70重量％的碳质原料。由此，可以使精矿中弱磁性的Fe2O3被充分还原为强磁性的Fe3O4。
根据本实用新型的具体实施例，第一还原剂可以为粒径小于75微米的部分占75-90重量％的碳质原料。由此，可以使第一还原剂与精矿充分接触，进而进一步提高磁化焙烧处理的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，可以将磁化焙烧处理产生的第一高温烟气用于对精矿进行干燥处理。由此，可以对第一高温烟气携带的热量进行充分利用，显著提高能源的利用率和磁化焙烧处理的效率，还能进一步降低磁化焙烧处理的能耗和成本。
S400：将焙烧粉料进行第一磨矿磁选，以便得到第一磨选精矿和第一尾矿
根据本实用新型的实施例，本实用新型中通过对焙烧粉料进行第一磨矿磁选，可以有效脱除焙烧粉料中的非磁性有害杂质，如硫铁矿焙烧渣伴生的铜、铅和锌等，进而得到高品位的第一磨选精矿。
根据本实用新型的具体实施例，可以将磁化焙烧得到的焙烧粉料在惰性气体下冷却至室温后再进行第一磨矿磁选。由此，可以有效避免强磁性的Fe3O4被氧化为弱磁性的Fe2O3而导致铁的回收率和第一磨选精矿的品位下降。
根据本实用新型的具体实施例，第一磨矿磁选可以将焙烧粉料细磨至粒径小于75微米的粉料占80-100重量％，并在700-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第一磨矿磁选的效率，并得到磁性物TFe不低于65重量％、S含量不高于0.12重量％、Cu含量不高于0.05重量％、Pb含量不高于0.02重量％以及Zn含量不高于0.02重量％的第一磨选精矿。根据本实用新型的具体实施例，第一磨矿磁选可以优选将焙烧粉料细磨至粒径小于75微米的粉料占90-100重量％，并在700-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第一磨矿磁选的效率和第一磨选精矿的品位。
S500：将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂混合并进行压球处理，以便得到球团物料
根据本实用新型的实施例，通过将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂混合并进行压球处理，可以进一步提高后续还原焙烧的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，第一磨选精矿、脱硫剂和第二还原剂的质量比可以为100：(5-15)：(10-30)。发明人发现，若脱硫剂加入量过少，在进行后续还原焙烧时不能有效脱除第一磨选精矿中的杂质成分硫，而若脱硫剂加入量过多，不仅会造成原料浪费，还会引入新的杂质，加重后续磨选的处理负担；若第二还原剂加入量过少，在进行后续的还原焙烧时不能使第一磨选精矿中的铁充分还原并有效脱除第一磨选精矿中的硫，而第二还原剂加入量过多，并不能进一步提高对第一磨选精矿的还原效果和金属化球团的金属化率，还会加重后续磨选的处理负担，并造成原料浪费。本实用新型中通过采用上述第一磨选精矿、脱硫剂和第二还原剂的质量配比，不仅可以使第一磨选精矿中的铁被有效还原为单质铁，还能有效脱除第一磨选精矿中的硫，进而能够显著提高后续还原焙烧得到金属化球团的金属化率并降低金属化球团的杂质含量。
根据本实用新型的具体实施例，压球处理可以在30-50MPa的压力下进行。由此，可以进一步提高压球处理的效率并使球团物料具有一定的强度。
根据本实用新型的具体实施例，第二还原剂可以为无烟煤、木炭、焦炭、石油焦等碳质原料。由此，可以有效提高后续还原焙烧的效率和效果，进而进一步提高最终制备得到的海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，第二还原剂可以为粒径小于75微米部分占75-90重量％的碳质粉末。由此，可以使第二还原剂与第一磨选精矿和脱硫剂充分接触，进而进一步提高还原焙烧的效率和效果。
根据本实用新型的具体实施例，脱硫剂可以为粒径小于75微米部分占80-100重量％的粉末。由此，可以使脱硫剂与第一磨选精矿充分接触，进而能够进一步提高对物料球团的脱硫效果和最终制备得到的海绵铁的品位。
S600：将球团物料进行还原焙烧，以便得到金属化球团
根据本实用新型的实施例，通过将球团矿物进行还原焙烧，不仅可以使物料球团中的铁被有效还原为单质铁，还能有效脱除物料球团中的杂质成分硫，进而能够显著提高金属化球团的金属化率并降低金属化球团的杂质含量。
根据本实用新型的具体实施例，还原焙烧可以在800-1100摄氏度的惰性气氛下进行60-120分钟完成的。由此，可以使物料球团中的铁被充分还原，并有效脱除物料球团中的杂质成分硫，使金属化球团的金属化率达到90％以上，进而能够进一步提高最终制备得到的海绵铁的品位。
根据本实用新型的具体实施例，可以将还原焙烧产生的第二高温烟气用于干燥球团物料。由此，不仅可以进一步提高能源的利用率和还原焙烧的效率，还能进一步降低还原焙烧的能耗和成本。
根据本实用新型的具体实施例，可以将还原焙烧产生的第二高温烟气用于干燥球团物料。由此，可以对第一高温烟气携带的热量进行充分利用，进而进一步提高能源的利用率。
S700：将金属化球团进行第二磨矿磁选，以便得到海绵铁和第二尾矿
根据本实用新型的实施例，本实用新型中通过对金属化球团进行第二磨矿磁选，以进一步分离出金属化球团中的非磁性成分，得到高品质的海绵铁。
根据本实用新型的具体实施例，可以将还原焙烧得到的金属化球团在惰性气体下冷却至室温后再进行第二磨矿磁选。由此，可以有效避免单质铁被氧化而导致铁的回收率和海绵铁的品位下降。
根据本实用新型的具体实施例，第二磨矿磁选可以将金属化球团细磨至粒径在75-90微米的粉料占80-100重量％，并在600-800Oe的条件下进行磁选完成。由此，可以进一步提高第二磨矿磁选的效率，并可以得到TFe在90重量％以上，S含量不高于0.03重量％的高品质海绵铁。
实施例1
将硫铁矿焙烧渣细磨至53-62微米的粉末占75-100重量％，磨矿装置为球磨机。
将硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿，以便分离出含硅物相，得到精矿，其中，摇床选矿的参数如下：冲次为300次/min，冲程为8mm，给矿浓度为30重量％。
将精矿进行干燥处理，其中干燥温度为120℃，干燥时间为60min。
将精矿经过干燥处理后与第一还原剂按照质量比为100：5混合均匀送入回转窑内，并在600℃下焙烧20min，得到焙烧粉料，其中，磁化焙烧处理产生的高温烟气用于对精矿进行干燥处理，第一还原剂的粒径小于75微米的粉末占75重量％。
对焙烧粉料进行第一磨矿磁选，具体地，将焙烧粉料在惰性气体下冷却至室温，并破碎至粒径的粒径小于75微米的粉末占90重量％，然后在700Oe的条件下进行磁选处理，得到第一磨选精矿和第一尾矿。
将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂按照100：5：10的质量比混合均匀后，在30MPa的压力下造球，得到球团物料，其中，所用脱硫剂粒径小于75微米的部分占80重量％，还原剂粒径小于75微米的部分占75重量％。
将球团物料在800℃的惰性气氛还原60min，得到金属化球团。
对金属化球团进行第二磨矿磁选，具体地，将金属化球团在惰性气氛下冷却至室温，并破碎至粒径为75-90微米的粉料占80重量％，并在600Oe的条件下进行磁选，得到海绵铁。
分析结果表明，海绵铁中TFe的含量为88重量％，S含量为0.03重量％。
实施例2
将硫铁矿焙烧渣细磨至53-62微米的粉末占100重量％，磨矿装置为棒磨机。
将硫铁矿焙烧渣粉末进行摇床选矿，以便分离出含硅物相，得到精矿，其中，摇床选矿的参数如下：冲次为320次/min，冲程为12mm，给矿浓度为35重量％。
将精矿进行干燥处理，其中干燥温度为200℃，干燥时间为120min。
将精矿经过干燥处理后与第一还原剂按照质量比为100：10混合均匀送入回转窑内，并在800℃下焙烧40min，得到焙烧粉料，其中，磁化焙烧处理产生的高温烟气用于对精矿进行干燥处理，第一还原剂的粒径小于75微米的粉末占100重量％。
对焙烧粉料进行第一磨矿磁选，具体地，将焙烧粉料在惰性气体下冷却至室温，并破碎至粒径的粒径小于75微米的粉末占90重量％，然后在700Oe的条件下进行磁选处理，得到第一磨选精矿和第一尾矿。
将第一磨选精矿与脱硫剂和第二还原剂按照100：15：30的质量比混合均匀后，在50MPa的压力下造球，得到球团物料。
将球团物料在1100℃的惰性气氛还原120min，得到金属化球团。
对金属化球团进行第二磨矿磁选，具体地，将金属化球团在惰性气氛下冷却至室温，并破碎至粒径为75-90微米的粉料占100重量％，并在800Oe的条件下进行磁选，得到海绵铁。
分析结果表明，海绵铁中TFe的含量为93重量％，S含量为0.03重量％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，其特征在于，包括：
磨矿装置，所述磨矿装置具有硫铁矿焙烧渣入口和硫铁矿焙烧渣粉末出口；
摇床，所述摇床具有硫铁矿焙烧渣粉末入口和含硅物相出口和精矿出口，所述硫铁矿焙烧渣粉末入口与所述硫铁矿焙烧渣粉末出口相连；
干燥装置，所述干燥装置具有精矿入口和干燥精矿出口，所述精矿入口与所述精矿出口相连；
回转窑，所述回转窑具有干燥精矿入口、第一还原剂入口、焙烧粉料出口和第一高温烟气出口，所述干燥精矿入口与所述干燥精矿出口相连；
第一磨矿磁选装置，所述第一磨矿磁选装置具有焙烧粉料入口、第一磨选精矿出口和第一尾矿出口，所述焙烧粉料入口与所述焙烧粉料出口相连；
混料设备，所述混料设备具有第一磨选精矿入口、脱硫剂入口、第二还原剂入口和混合物料出口，所述第一磨选精矿入口与所述第一磨选精矿出口相连；
压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和球团物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
还原炉，所述还原炉具有球团物料入口、金属化球团出口和第二高温烟气出口，所述球团物料入口与所述球团物料出口相连；以及
第二磨矿磁选装置，所述第二磨矿磁选装置具有金属化球团入口、海绵铁出口和第二尾矿出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
2.根据权利要求1所述硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，其特征在于，所述第一磨矿磁选装置和所述第二磨矿磁选装置均为相连设置的球磨机和磁选机。
3.根据权利要求1所述硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，其特征在于，所述第一高温烟气出口与所述干燥装置相连，且适于将所述回转窑内产生的高温烟气用于干燥精矿。
4.根据权利要求1所述硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：料仓，所述料仓设置在所述压球装置与所述还原炉之间，所述第二高温烟气出口与所述料仓相连，且适于将所述还原炉内产生的高温烟气用于干燥球团物料。
5.根据权利要求1所述硫铁矿焙烧渣制备海绵铁的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：第一冷却塔，所述第一冷却塔设置在所述回转窑与所述第一磨矿磁选装置之间，且所述第一冷却塔内适于氮气流通，以便对焙烧粉料进行冷却；第二冷却塔，所述第二冷却塔设置在所述还原炉与所述第二磨矿磁选装置之间，且所述第二冷却塔内适于氮气流通，以便对金属化球团进行冷却。
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