[发明专利]一种难选低品位微细粒铁矿石链篦机-串联式回转窑直接还原工艺

说明书

技术领域

本发明属于铁冶金和矿物工程技术领域，涉及一种难选低品位微细粒铁矿石链篦机-串联式回转窑直接还原工艺。 

背景技术

    随着国内高品位富矿及易选矿资源的日趋枯竭，难选低品位微细粒铁矿石的开发利用成为钢铁企业关注的重点。在难选低品位微细粒铁矿石直接还原方面，由于铁矿石晶体粒度分布一般在5～20μm之间，铁矿物大多与脉石共生，分散程度较高，嵌布关系较为复杂。为使这类铁矿石得到有效利用，国内外进行了大量的研究工作，主要是在磁铁矿的矿物组成、物相及嵌布特性的研究基础上，采用传统的强磁选、单一浮选(包括正浮选、反浮选等)、磁化焙烧-磁选以及磁选-浮选等工艺对原矿进行研究，其结果表明这些工艺均不能实现这类铁矿物的有效富集。但当这类铁矿石在1050～1150℃温度下进行煤基直接还原时，矿石中铁氧化物晶粒在逐级还原过程中（Fe₂O₃→Fe₃O₄ →FeO→Fe）不仅不能得到长大，而且高温下矿石中石英、硅酸盐矿物与FeO、Fe₃O₄易于生成低熔点化合物铁橄榄石(2FeO·SiO₂)，当低熔点化合物发生软化和熔化后可形成液相，包裹在团块表面，影响还原气氛向团块内部扩散,使铁矿石的还原速度降低,并造成生产铁精粉的铁品位及金属回收率降低。同时，在直接还原过程中采用未氧化的球团矿，在还原的高温段球团强度较低（干球抗压强度只有80～100N/个），难以满足回转窑还原的生产需要。 

为使难选低品位微细粒铁矿石在直接还原过程中不产生液相，同时满足球团矿还原强度的需要，国内在对铁矿石直接还原温度降低到950～1200℃的情况下，采用的还原设备主要有隧道窑、转底炉和回转窑。隧道窑设备对球团矿的强度要求较低，但球团矿在隧道窑内一般需要停留30～40h才能得到充分还原，造成隧道窑单窑产量较低；对于转底炉设备，由于物料在炉内停留时间一般为30～50min，较短的还原时间造成产品的金属化率较低，不能满足炼钢转炉或电炉对还原铁质量的要求，同时转底炉设备较难实现大型化；对于回转窑设备，由于原矿制备的球团矿在回转窑高温段还原时强度较低甚至发生粉化现象，粉化的细粉在回转窑的高温下，其表面容易产生熔化现象，从而造成球团矿内部铁矿石还原的困难，同时熔化的细粉粘附在回转窑的窑壁上，造成窑体的结圈现象，从而造成回转窑还原质量下降。 

在难选低品位微细粒铁矿石回转窑直接还原设备改进方面，国内为提高球团矿直接还原前的强度，在回转窑设备前设置了链篦机，但由于链篦机的工作温度为1000～1100℃，此过程中铁矿石的氧化反应有限，对球团矿强度提高幅度较小，同时链篦机料层中上部球团矿强度较高、底部球团矿强度较低，在回转窑直接还原中较低强度的球团矿还是容易产生粉化现象，造成还原矿在磨选后金属回收率降低。为提高铁矿石回转窑直接还原的金属回收率，国内还采取了延长还原时间提高金属化率的方法，但出现了回转窑产能较低、能耗较高的问题。 

发明内容

本发明针对难选低品位微细粒铁矿石直接还原中存在的球团矿强度及金属回收率较低的问题，提供了一种难选低品位微细粒铁矿石链篦机-串联式回转窑直接还原工艺。 

为此，本发明采用如下技术方案： 

一种难选低品位微细粒铁矿石链篦机-串联式回转窑直接还原工艺，包括如下工艺步骤：

（1）磨选及造球：将难选铁矿石在磨矿到粒度-200目占80%以上后进行磁选富集，得到铁品位为35～45%的粗精铁矿粉，得到的粗精铁矿粉与膨润土按100:1～3质量比混合后进行润磨、造球，得到粒度为8～16mm的球团矿；

（2）链篦机干燥及预固结：球团矿加入到链篦机后，控制加热时间为20～25min，球团矿从链篦机排出后的温度为900～950℃，使球团矿得到干燥、预热并在氧化过程中完成预固结；经过该步骤后可使球团矿的FeO含量降低到8～10%；

（3）氧化回转窑焙烧：900～950℃的球团矿进入到氧化回转窑中，控制加热温度为1250～1300℃、时间为25～35min，使FeO含量进一步降低到5～6%；

（4）环冷机降温：1250～1300℃的氧化球团矿进入到环冷机中，使球团矿温度降到950～1050℃，使FeO含量降到1%以下；

（5）还原回转窑焙烧：950～1050℃的氧化球团矿与外配煤粉按100:40～50质量比混合后加入到还原回转窑中，控制加热温度为1050～1150℃、时间为60～120min；