[發明專利]一種高磷赤褐鐵礦流態化焙燒系統及方法

有效

• 申請號: 201911337795.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111057838B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 孫昊延;朱慶山;王珍;謝朝暉
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B1/10
• 分類號: C22B1/10
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

一種高磷赤褐鐵礦的流態化焙燒系統及方法，系統包括進料倉、預熱器、流態化氧化焙燒爐、氧化冷卻器、燃燒器、流態化磁化焙燒爐、還原氣冷卻器、空氣冷卻器和出料倉。方法為：(1)礦粉由進料倉經預熱器預熱；(2)進行流態化氧化焙燒含磷物相改性；(3)氧化礦通過中間氧化冷卻器降溫；(4)氧化礦進行低溫流態化磁化焙燒；(5)磁化礦經還原氣冷卻器和空氣冷卻器兩段換熱降溫后送弱磁選。本發明具有含磷物中溫高效改性，反應器熱負荷低、顯熱有效利用、能耗低的優勢，能夠實現高磷赤褐鐵礦高效提鐵降磷的目標。

技術領域

本發明屬于礦物加工、冶金領域，特別涉及一種高磷赤褐鐵礦流態化焙燒系統及方法。

背景技術

我國鐵礦石資源豐富，儲量居世界前列。但鐵礦石資源稟賦差，97％以上為低品位貧鐵礦，40％以上為赤褐鐵礦、菱鐵礦等常規磁選、重選、浮選等物理選礦方法難以有效選別的復雜難選鐵礦石資源。其中高磷難選赤褐鐵礦又占國內鐵礦資源總儲量的12％、赤鐵礦儲量的30％。高磷赤褐鐵礦不僅傳統選礦工藝難以提高鐵品位，其磷元素會與鐵氧化物伴生共存選礦進入鐵精礦產品成為后續鋼鐵冶煉的有害元素，科技工作者對此嘗試開發了多種提鐵降磷工藝。目前，提鐵降磷方法主要有選礦法，包括物理選礦、化學選礦、生物選礦；冶煉法，主要是直接還原-磁選。其中常規選礦法對赤褐鐵礦脫磷有一定的效果，但難以對赤褐鐵礦加工獲得高品位和高回收率的鐵精礦產品。而直接還原低品位鐵礦則存在高能耗的不足，且高溫直接還原出的金屬鐵會有吸磷現象。因此，開發一種針對高磷赤褐鐵礦的提鐵降磷兼顧的鐵精礦富集方法，對緩解我國鐵精礦不足和充分開發利用低品位難選礦產資源具有重要意義。

近年來，磁化焙燒-磁選聯合選冶方法被普遍認為是一種實現低品位難選鐵礦高效鐵精礦富集的最為有效方法之一。從焙燒反應器角度主要分為豎爐、回轉窯和流化床三種。其中流態化焙燒直接利用粉料入爐有低溫反應效率高能耗低、反應物相轉變均勻、鐵精礦產品品位和收率高的突出優勢，是當前工業應用的主要發展方向，如201010621731.X就發明了一種難選鐵礦石粉體流化床磁化焙燒的系統及焙燒工藝。但現有專利系統及方法基本都是以解決低品位鐵礦的難選問題為主，鮮有針對性兼顧高磷礦物的降磷工藝和方法。專利申請CN 201810677901.2和CN 201810413966.6中結合磁化焙燒工藝設計了兩段焙燒—磁選—精礦酸浸除磷的方法，特征是在磁化焙燒前設置一段高溫1000-1200℃焙燒5-30s的過程，其介紹主要工藝原理為高溫預處理改變礦石內部致密結構，同時羥基磷灰石發生脫水和分解反應，從而增強磷的反應活性，改善酸浸降磷效果。而根據我們的研究發現，含磷鐵礦中的磷分為兩類，一類是易溶于酸的磷灰石中磷，另一類是不易溶于酸的存在于鐵礦晶體中的磷。鐵礦酸浸降磷的重點是降低鐵礦晶體中的磷，該部分磷在焙燒溫度高于800℃時會與礦物中的堿性氧化物發生結合反應，生成易溶于酸的磷氧化物，這是焙燒強化酸浸除磷的主要目標。因此磁化焙燒前的預焙燒工序可以進一步改進降低溫度，以降低能耗和設備高溫負荷。此外，礦物的焙燒還受動力學條件影響，為了保證完全的磷元素物相改性，則焙燒時間也應予以充分延長。

因此，有必要開發一種高磷赤褐鐵礦流態化焙燒系統及方法，以高效低耗地兼顧實現磷元素物相改性和弱磁性鐵氧化物向強磁性鐵氧化物轉變。

發明內容

本發明的目的是提供一種高磷赤褐鐵礦流態化焙燒系統及方法，通過中溫流態化氧化焙燒—低溫流態化磁化焙燒的方式，同時實現高磷赤褐鐵礦中含磷物相和鐵氧化物物相的高效低耗改性，達到酸浸法脫磷的原料要求。

本發明提供的一種高磷赤褐鐵礦的流態化焙燒系統，包括進料倉、預熱器、流態化氧化焙燒爐、氧化冷卻器、燃燒器、流態化磁化焙燒爐、還原氣冷卻器、空氣冷卻器和出料倉，其特征在于：

所述預熱器包括多級預熱旋風和布袋收塵器3，所述流態化氧化焙燒爐包括氧化焙燒爐本體5和氧化旋風分離器6，所述氧化冷卻器包括多級氧化冷卻旋風和氧化出料閥9，所述流態化磁化焙燒爐包括磁化焙燒爐本體10和磁化旋風分離器11，所述還原氣冷卻器包括多級還原氣冷卻旋風和冷卻出料閥14，所述空氣冷卻器包括多級空氣冷卻旋風，其中，