[发明专利]一种制备水煤浆的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金固废综合利用领域，具体涉及一种制备水煤浆的系统和方法。

背景技术

转底炉工艺是一种煤基快速直接还原技术，其可以用来处理钒钛磁铁矿、红土镍矿、钢铁粉尘、有色冶炼渣(镍铜渣)等资源。在转底炉直接还原技术生产过程中，将由含铁物料和碳质还原剂制备的含碳球团置于转底炉内经过高温加热生成金属化球团。为了保证球团铁氧化物的充分还原以及防止热态金属化球团的二次氧化，含碳球团中的配碳量要超过理论值，因此金属化球团中含有4～8％的残余碳。由于残碳的存在，不仅使得磨选后尾渣的利用受到限制，同时也浪费了资源。金属化球团中的残余碳比例如果按照5％计算，则40万吨金属化球团经过磨矿-磁选就会产生2万吨残余碳，数量巨大，值得回收利用。

发明内容

为了解决尾矿浓缩过程中残余碳的影响，以及实现残余碳资源的综合利用，本发明提供一种制备水煤浆的系统和方法。

根据本发明的一方面，提供一种制备水煤浆的系统，该系统包括：

还原装置，还原装置包括含碳球团入口、烟道和金属化球团出口；

磨矿装置，磨矿装置包括金属化球团入口、沉砂入口和矿浆出口，其中金属化球团入口与还原装置的金属化球团出口相连；

分级装置，分级装置包括矿浆入口、溢流出口和沉砂出口，其中矿浆入口与磨矿装置的矿浆出口相连，沉砂出口与磨矿装置的沉砂入口相连；

磁选装置，磁选装置包括溢流入口和尾矿浆出口，其中溢流入口与分级装置的溢流出口相连；

沉降装置，沉降装置包括尾矿浆入口和上层矿浆出口，其中尾矿浆入口与磁选装置的尾矿浆出口相连；

浓缩装置，浓缩装置包括上层矿浆入口、絮凝剂入口和浓缩矿浆出口，其中上层矿浆入口与沉降装置的上层矿浆出口相连；

混捏装置，混捏装置包括浓缩矿浆入口、分散剂入口和混捏矿浆出口，其中浓缩矿浆入口与浓缩装置的浓缩矿浆出口相连；

第一搅拌装置，第一搅拌装置包括进料口和出料口，其中第一搅拌装置的进料口与混捏装置的混捏矿浆出口相连；

高剪切装置，高剪切装置包括进料口和出料口，其中高剪切装置的进料口与第一搅拌装置的出料口相连；

第二搅拌装置，高剪切装置包括进料口和水煤浆出料口，其中第二搅拌装置的进料口与高剪切装置的出料口相连。

根据本发明的一个实施例，其中还原装置为转底炉。

根据本发明的一个实施例，分级装置为旋流器。

根据本发明的一个实施例，沉降装置为沉降池。

根据本发明的一个实施例，高剪切装置为强化泵。

根据本发明的另一方面，提供一种使用上述系统制备水煤浆的方法，该方法包括下列步骤：

(1)利用包括含铁物料和碳质还原剂的原料制备含碳球团，将含碳球团置于还原装置内加热生成金属化球团；

(2)将金属化球团经过水淬冷却后在磨矿装置中进行磨矿，将磨矿后的矿浆利用分级装置分级，得到溢流和沉砂，将沉砂输送回磨矿装置中，将溢流转移到磁选装置中进行磁选，得到铁精粉和尾矿浆；

(3)将尾矿浆转移到沉淀装置内进行沉淀；

(4)将上层含碳矿浆转入浓缩装置，并且向浓缩装置中加入絮凝剂溶液制备成浓度为60～65％的浓缩浆料；

(5)将浓缩浆料导入混捏装置，并且向混捏装置中加入分散剂进行混捏；

(6)将混捏好的混合物导入第一搅拌装置进行强力搅拌；

(7)将搅拌好的混合物转入高剪切装置进行高剪切处理；

(8)将经过高剪切处理的矿浆再送入第二搅拌装置中搅拌熟化，得到成品水煤浆。

根据本发明的一个实施例，步骤(1)中还原装置的加热温度为1250～1330℃，加热时间为25～35min。

根据本发明的一个实施例，步骤(4)中絮凝剂为聚丙烯酰胺，絮凝剂溶液的加入量为每立方米矿浆用量8～15g。

根据本发明的一个实施例，步骤(5)中分散剂包括磺化腐植酸盐、木质素磺酸盐、萘磺酸盐或聚烯烃磺酸盐中的至少一种，分散剂的加入量为矿浆质量的1％～2％。

根据本发明的一个实施例，步骤(6)中搅拌速度为1100～1400rad/min，搅拌时间为15～20min。

根据本发明的一个实施例，步骤(3)中沉淀时间为2～4h。

通过使用本发明的上述系统和方法，可以获得以下多种有益效果：

(1)以生产金属化球团产生的尾渣为原料，实现废物再利用，节能减排；