[实用新型]一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置

说明书

本实用新型公开了一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的给料装置、无氧冷却装置和除尘装置，给料装置包括铁矿石分级装置和原煤分级装置，铁矿石分级装置包括铁矿粒度分级机和0‑3mm细粒收集装置、3‑10mm中粒收集装置和10‑30mm粗粒收集装置，原煤分级装置包括原煤粒度分级机和0‑5mm高挥发份煤收集装置和5‑25mm高挥发份煤收集装置，0‑5mm高挥发份煤收集装置通过干燥机和干式磨煤机与回转窑的出料端连通；无氧冷却装置的出料端依次设置干式磨矿机和干式磁选机。本实用新型解决传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺产能低、能耗高、焙烧矿质量差、入窑矿石粒度范围窄及窑内“结圈”等问题。

技术领域

本实用新型属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置。

背景技术

铁矿石资源中，褐铁矿、菱铁矿、沉积型赤铁矿采用常规选矿技术难以有效利用，采用磁化焙烧工艺将其转化为强磁性铁矿物，再通过弱磁选工艺将其中的含铁物料与脉石进行分离是提高这类铁矿资源利用率的有效途径。目前，国内外常见的铁矿石磁化焙烧技术主要为回转窑工艺。

传统的回转窑工艺主要处理入炉粒级为0-15mm的铁矿石，即0-15mm粉矿全粒级均从回转窑入料端入窑。前苏联在1962年建成30台φ3.6×50m的回转窑，用于处理克里沃罗格氧化铁矿石；我国从上世纪60年代开始，就有一些专业机构对白八街铁矿石、柳钢屯秋铁矿石、酒钢镜铁矿等难处理铁矿石进行了半工业或工业回转窑磁化焙烧试验研究及工业化实践。

目前，国内已经建成并投运的回转窑大约有20余台，技术背景均为长沙矿冶研究院，其采用的焙烧工艺为0-15mm铁矿石及还原煤均从回转窑入料端加入。他们错误地认为：铁矿石磁化焙烧的温度条件很低，在用原煤作还原剂的条件下，600℃左右即可以完成，因此国内磁化焙烧回转窑的设计还原温度即料温均在700-750℃；铁矿石还原过程的主反应为固体C与Fe₂O₃的固固反应而生成Fe₃O₄和CO，后续参加反应的还原气体CO以此为主要来源。由于固固反应的局限性很大，只有相互接触的两个颗粒之间才会发生，为满足铁矿石中Fe₂O₃所需的还原性气氛，上述工艺只能采用较高的还原剂即原煤配比，其配比高达6-8%。

物料在回转窑内翻滚行进及受热升温过程中，单体颗粒物料表面会同时接受辐射、对流、传导三种方式的传热量，而单体颗粒表面向芯部的热传递仅为传导传热。0-15mm铁矿石进入回转窑后，就单体铁矿石颗粒的升温过程而言，其表面首先受热升温，然后逐渐向芯部传热，粒度细的升温时间很短，粒度越大所需的升温时间越长。任何一粒颗粒铁矿石整体达到一定的温度即达到500-900℃是其所含Fe₂O₃被还原成Fe₃O₄最起码的冶金热力学条件，在料层内部还原性气氛相对稳定的条件下，温度越高，其冶金动力学条件越好被还原的速度就越快。细粒铁矿石及粗粒铁矿石的表层所需的还原时间很短，而粗粒铁矿石的芯部所需的还原时间很长。若要缩短颗粒铁矿石还原时间，首先要解决传热问题，而缩短传热时间的途径只有提高颗粒铁矿石内外温度梯度，即提高颗粒铁矿石表面的温度，在较高温度条件下，粗粒铁矿石芯部升温速度会有一定程度的提高，但粗粒铁矿石表层及细粒铁矿石温度将更高，在1000℃左右局部高温的环境下，Fe₃O₄很容易进一步被还原为FeO，FeO会与铁矿石中的SiO₂发生一系列复杂的化学反应生成多种低熔点化合物，加剧回转窑“结圈”。为缓解回转窑“结圈”、保证回转窑稳定运行，目前采用的常规解决方式，只能降低窑内铁矿石焙烧温度，如：陕西柞水大西沟回转窑实际运行还原温度仅在650℃左右，被迫延长铁矿石升温及还原时间，降低产能；即便如此，焙烧矿整体质量差，即细粒铁矿石过还原、粗粒铁矿石欠还原问题仍很严重，金属回收率普遍偏低。