[實用新型]一種難選鐵礦石煤基淺度氫冶金裝置

有效

• 申請號: 201920897907.0
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN210367840U
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 王明華;權芳民;張志剛;王永剛;雷鵬飛;張紅軍;王建平;寇明月;馬勝軍;邢德君;靳建毅;郭憶;邊立國;沈忠;李慧春
• 申請（專利權）人: 甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C21B13/08
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 吳迪

本實用新型公開了一種難選鐵礦石煤基淺度氫冶金裝置，包括回轉窯和分別與回轉窯連接的給料裝置、無氧冷卻裝置和除塵裝置，給料裝置包括鐵礦石分級裝置和原煤分級裝置，鐵礦石分級裝置包括鐵礦粒度分級機和0?3mm細粒收集裝置、3?10mm中粒收集裝置和10?30mm粗粒收集裝置，原煤分級裝置包括原煤粒度分級機和0?5mm高揮發份煤收集裝置和5?25mm高揮發份煤收集裝置，0?5mm高揮發份煤收集裝置通過干燥機和干式磨煤機與回轉窯的出料端連通；無氧冷卻裝置的出料端依次設置干式磨礦機和干式磁選機。本實用新型解決傳統鐵礦石回轉窯磁化焙燒工藝產能低、能耗高、焙燒礦質量差、入窯礦石粒度范圍窄及窯內“結圈”等問題。

技術領域

本實用新型屬于冶金和礦物工程技術領域，涉及一種難選鐵礦石煤基淺度氫冶金裝置。

背景技術

鐵礦石資源中，褐鐵礦、菱鐵礦、沉積型赤鐵礦采用常規選礦技術難以有效利用，采用磁化焙燒工藝將其轉化為強磁性鐵礦物，再通過弱磁選工藝將其中的含鐵物料與脈石進行分離是提高這類鐵礦資源利用率的有效途徑。目前，國內外常見的鐵礦石磁化焙燒技術主要為回轉窯工藝。

傳統的回轉窯工藝主要處理入爐粒級為0-15mm的鐵礦石，即0-15mm粉礦全粒級均從回轉窯入料端入窯。前蘇聯在1962年建成30臺φ3.6×50m的回轉窯，用于處理克里沃羅格氧化鐵礦石；我國從上世紀60年代開始，就有一些專業機構對白八街鐵礦石、柳鋼屯秋鐵礦石、酒鋼鏡鐵礦等難處理鐵礦石進行了半工業或工業回轉窯磁化焙燒試驗研究及工業化實踐。

目前，國內已經建成并投運的回轉窯大約有20余臺，技術背景均為長沙礦冶研究院，其采用的焙燒工藝為0-15mm鐵礦石及還原煤均從回轉窯入料端加入。他們錯誤地認為：鐵礦石磁化焙燒的溫度條件很低，在用原煤作還原劑的條件下，600℃左右即可以完成，因此國內磁化焙燒回轉窯的設計還原溫度即料溫均在700-750℃；鐵礦石還原過程的主反應為固體C與Fe₂O₃的固固反應而生成Fe₃O₄和CO，后續參加反應的還原氣體CO以此為主要來源。由于固固反應的局限性很大，只有相互接觸的兩個顆粒之間才會發生，為滿足鐵礦石中Fe₂O₃所需的還原性氣氛，上述工藝只能采用較高的還原劑即原煤配比，其配比高達6-8%。

物料在回轉窯內翻滾行進及受熱升溫過程中，單體顆粒物料表面會同時接受輻射、對流、傳導三種方式的傳熱量，而單體顆粒表面向芯部的熱傳遞僅為傳導傳熱。0-15mm鐵礦石進入回轉窯后，就單體鐵礦石顆粒的升溫過程而言，其表面首先受熱升溫，然后逐漸向芯部傳熱，粒度細的升溫時間很短，粒度越大所需的升溫時間越長。任何一粒顆粒鐵礦石整體達到一定的溫度即達到500-900℃是其所含Fe₂O₃被還原成Fe₃O₄最起碼的冶金熱力學條件，在料層內部還原性氣氛相對穩定的條件下，溫度越高，其冶金動力學條件越好被還原的速度就越快。細粒鐵礦石及粗粒鐵礦石的表層所需的還原時間很短，而粗粒鐵礦石的芯部所需的還原時間很長。若要縮短顆粒鐵礦石還原時間，首先要解決傳熱問題，而縮短傳熱時間的途徑只有提高顆粒鐵礦石內外溫度梯度，即提高顆粒鐵礦石表面的溫度，在較高溫度條件下，粗粒鐵礦石芯部升溫速度會有一定程度的提高，但粗粒鐵礦石表層及細粒鐵礦石溫度將更高，在1000℃左右局部高溫的環境下，Fe₃O₄很容易進一步被還原為FeO，FeO會與鐵礦石中的SiO₂發生一系列復雜的化學反應生成多種低熔點化合物，加劇回轉窯“結圈”。為緩解回轉窯“結圈”、保證回轉窯穩定運行，目前采用的常規解決方式，只能降低窯內鐵礦石焙燒溫度，如：陜西柞水大西溝回轉窯實際運行還原溫度僅在650℃左右，被迫延長鐵礦石升溫及還原時間，降低產能；即便如此，焙燒礦整體質量差，即細粒鐵礦石過還原、粗粒鐵礦石欠還原問題仍很嚴重，金屬回收率普遍偏低。