[发明专利]一种加热致裂强化含铁物料还原的悬浮焙烧系统

权利要求书

1.一种加热致裂强化含铁物料还原的悬浮焙烧系统的使用方法，其特征在于加热致裂强化含铁物料还原的悬浮焙烧系统包括高压辊磨机、给料仓、第一旋风分离器、第一流动密封阀、预氧化悬浮焙烧炉、第二旋风分离器、蓄热还原焙烧炉、氮气冷却旋风分离器、第二流动密封阀、空气冷却旋风分离器、球磨机和磁选机；高压辊磨机下方的储料槽的出料口与给料仓的进口相对，给料仓的出口与第一旋风分离器的进料口相配合；第一旋风分离器的出料口与第一流动密封阀的进料口连通，第一流动密封阀的出料口与预氧化悬浮焙烧炉下部的进料口连通，第一流动密封阀的底部设有空气入口；预氧化悬浮焙烧炉的底部设有燃烧器和空气入口；预氧化悬浮焙烧炉上部的出料口与第二旋风分离器的进料口连通，第二旋风分离器的出料口与蓄热还原焙烧炉的进料口连通；蓄热还原焙烧炉的底部设有氮气进口和还原气进口，氮气进口和还原气进口分别与氮气气源和还原气气源连通；蓄热还原焙烧炉的侧部设有出料口与氮气冷却旋风分离器的进料口连通，氮气冷却旋风分离器的出料口与第二流动密封阀的进料口连通；第二流动密封阀的出料口与空气冷却旋风分离器的进料口连通，第二流动密封阀的底部设有氮气入口，空气冷却旋风分离器的出料口与球磨机的进料口相配合，空气冷却旋风分离器的进料口还与空压机连通；球磨机的出料口与磁选机的进料口相配合；第二旋风分离器的出气口与第一旋风分离器的进料口连通；第一旋风分离器的出气口与尾气处理系统连通，尾气处理系统由除尘器和引风机组成；所述的氮气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通；空气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通；所述的氮气冷却旋风分离器内部设有第一管式换热器，空气冷却旋风分离器内部设有第二管式换热器；氮气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通；空气冷却旋风分离器顶部的排气口与预氧化悬浮焙烧炉的空气入口通过空气管道连通；

方法按以下步骤进行：

（1）将含铁物料通过高压辊磨机磨细后，形成矿粉经储料槽的出料口放入给料仓内；所述的含铁物料为复杂铁矿石，铁品位TFe 25~40%，按质量百分比含SiO₂ 25~40%；所述的矿粉中粒径-0.074mm的部分占总质量的30~55%；复杂铁矿石的主要物相为针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿或黄铁矿；

（2）在启动引风机的条件下，第一旋风分离器、第二旋风分离器、预氧化焙烧炉和蓄热还原焙烧炉内部形成负压；启动燃烧器将通入的天然气点燃，在助燃空气通入的情况下，形成高温烟气进入预氧化焙烧炉；

（3）将给料仓中的矿粉输送到第一旋风分离器内，经过一次旋风分离后的矿粉经过第一流动密封阀进入预氧化焙烧炉；矿粉在负压和气流作用下处于悬浮状态，并被加热至750~850℃进行预氧化焙烧，矿粉中的吸附水、结晶水以及其他挥发组分被脱除，不同铁矿的矿相转化为α-Fe₂O₃，并且由于脉石与铁矿热膨胀系数不同，在加热过程中产生微裂纹和孔洞；预氧化焙烧完成后获得的预氧化产品为预氧化焙烧料；预氧化焙烧炉内固体物料的停留时间为2~10min；

（4）向蓄热还原焙烧炉内通入氮气和还原气；预氧化焙烧料在气流作用下进入第二旋风分离器，经过二次旋风分离后的预氧化焙烧料放入蓄热还原焙烧炉，在负压和气流作用下处于悬浮状态，并降温至500~600℃进行还原焙烧，α-Fe₂O₃被还原生成Fe₃O₄；生成还原物料从蓄热还原焙烧炉的出料口排出；蓄热还原焙烧炉内的氮气和还原气的体积流量比为（1~7）:1；蓄热还原焙烧炉内固体物料的停留时间为10~60min；

（5）将蓄热还原焙烧炉排出的还原物料输送至氮气冷却旋风分离器；此时从氮气冷却旋风分离器的进料口通入氮气，氮气从氮气冷却旋风分离器的出气口排出；还原物料在氮气气氛条件下旋风分离，旋风分离后的固体物料温度降至200~300℃，形成冷却还原物料；还原物料的显热被第一管式换热器回收；

（6）从氮气冷却旋风分离器排出的冷却还原物料经过第二流动密封阀，进入空气冷却旋风分离器；此时从空气冷却旋风分离器的进料口通过空压机吹入空气，空气从空气冷却旋风分离器的出气口排出；冷却还原物料在空气气氛下旋风分离，并与空气中的氧气发生再氧化反应，Fe₃O₄被氧化生成强磁性矿物γ-Fe₂O₃，获得温度≤100℃的再氧化物料从空气冷却旋风分离器排出；向空气冷却旋风分离器通入的空气经过再氧化反应后，从空气冷却旋风分离器顶部排出，进入预氧化焙烧炉的空气入口，作为助燃气体通入燃烧器；从氮气冷却旋风分离器排出的氮气经过空气管道进入预氧化焙烧炉空气入口；冷却还原物料的显热和再氧化反应放出的潜热被第二管式换热器回收；

（7）将再氧化物料输送到球磨机进行球磨，至粒径-0.074mm的部分占总质量的75~95%，获得二次矿粉；

（8）将二次矿粉放入磁选机进行弱磁选，磁场强度1000~2000 Oe，获得的磁性产品为铁精矿。