一種難選低品位鐵礦石豎爐配加蘭炭磁化焙燒工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及冶金和礦物工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了能夠提高豎爐還原介質(zhì)的濃度、降低還原煤氣用量的一種難選低品位鐵礦石豎爐煤基磁化焙燒工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國冶金行業(yè)隨著高品位鐵礦石的不斷開采而出現(xiàn)枯竭，以及鐵礦石價(jià)格的不斷上漲，低品位鐵礦石和復(fù)合共生鐵礦石具有較大的利用價(jià)值，并成為日后開發(fā)利用的重要方向。
[0003]難選低品位鐵礦石的利用主要是采用強(qiáng)磁選工藝或磁化焙燒-磨礦磁選工藝來生產(chǎn)鐵精粉。對(duì)于難選低品位鏡鐵礦來說，鐵礦石經(jīng)過強(qiáng)磁選工藝磨礦和磁選后，生產(chǎn)的鐵精粉品位為46?47%及金屬回收率為66?67%，產(chǎn)品不但不能滿足高爐生產(chǎn)的需要，而且選礦過程中造成了較大的金屬浪費(fèi)；磁化焙燒-磨礦磁選工藝是難選低品位鐵礦石經(jīng)過豎爐進(jìn)行磁化焙燒后，再經(jīng)過磨礦和磁選工藝，生產(chǎn)的鐵精粉品位為54?56%及金屬回收率為82?85%。由于難選低品位鐵礦石采用豎爐磁化焙燒-磨礦磁選工藝生產(chǎn)的鐵精粉品位及金屬回收率較高，在國內(nèi)得到了推廣應(yīng)用。
[0004]豎爐主要是處理塊礦的一種爐型，整個(gè)爐體由爐頂上部的給料系統(tǒng)、爐體、爐體下部的排礦系統(tǒng)和抽煙系統(tǒng)四部分所組成，爐體內(nèi)部從上到下分為預(yù)熱帶、加熱帶和還原帶三部分。豎爐從斷面結(jié)構(gòu)來看，爐膛上部較寬，向下逐漸收縮，到加熱帶最窄處(爐腰)后又逐漸擴(kuò)大到還原帶的底部。豎爐用輔助設(shè)備主要有爐體還原帶下部兩側(cè)的輥式排礦機(jī)，它沿爐體長度方向進(jìn)行安裝，其中心線以下浸在水封池中，主要是用來排出焙燒完成的鐵礦石。排礦輥下部設(shè)有搬出機(jī)，焙燒礦經(jīng)排礦輥入水冷卻后落在搬出機(jī)上，由搬出機(jī)運(yùn)出。豎爐的頂部設(shè)有給礦漏斗，漏斗兩側(cè)為排煙管，相應(yīng)廢氣彎管與排煙管連接，煙氣經(jīng)除塵后由一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)將煙氣排到大氣中。鐵礦石在豎爐內(nèi)停留時(shí)間為6?10小時(shí)。
[0005]鐵礦石豎爐磁化焙燒工藝的干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻在一個(gè)矩形豎爐內(nèi)完成。雖然這種生產(chǎn)工藝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、投資較低，但由于這種工藝在存在著固有的、難以克服的缺陷，主要體現(xiàn)為如下幾方面:
(1)產(chǎn)出品的質(zhì)量不高，由于塊狀鐵礦石在豎爐內(nèi)靠自身重力作用而向下流動(dòng)，使這種運(yùn)動(dòng)不可能十分均勻，即使每個(gè)礦塊的重量和大小完全相同，靠近爐壁處的塊礦與中部的塊礦下行也會(huì)快慢不一，滯后及超前現(xiàn)象較為嚴(yán)重；同時(shí)，豎爐內(nèi)加熱塊狀鐵礦石的氣流來自兩側(cè)的燃燒室，爐內(nèi)加熱鐵礦石的煙氣溫度分布也不均勻，一般靠近爐壁處鐵礦石的溫度高，而靠近爐中部的鐵礦石溫度偏低；
(2)只能使用氣體燃料，當(dāng)豎爐采用高爐煤氣作燃料時(shí)，雖有節(jié)約能源的好處，但由于其熱值太低，很難達(dá)到鐵礦石磁化焙燒所需的溫度，對(duì)鐵礦石的磁化質(zhì)量產(chǎn)生了一定影響，如果另建煤氣發(fā)生爐來生產(chǎn)豎爐磁化焙燒所需的煤氣，一方面，由于一般發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱值不高，只能免強(qiáng)滿足豎爐焙燒的要求；另一方面煤氣發(fā)生爐的投資高而且還會(huì)帶來新的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種難選低品位鐵礦石豎爐配加蘭炭磁化焙燒工藝，以提高難選低品位鐵礦石豎爐氣基磁化焙燒質(zhì)量的均勻性，使用固體還原劑提高鐵礦石的還原質(zhì)量，降低還原煤氣用量。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
一種難選低品位鐵礦石豎爐配加蘭炭磁化焙燒工藝，它包括如下步驟:
(1)、鐵礦石的預(yù)熱:將粒度為15?50mm的鐵礦石與粒度為15?30mm的蘭炭按質(zhì)量比為100:2?5的比例配料，混合均勻后從豎爐的頂部加入，鐵礦石依靠自身重力從上往下流動(dòng)，在豎爐預(yù)熱帶混合物料與從加熱帶上升流動(dòng)而來的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，經(jīng)過2?3h后混合物料從預(yù)熱帶流出時(shí)，其溫度升高到500?600°C，同時(shí)鏡鐵礦中褐鐵礦脫除結(jié)晶水，高溫?zé)煔庠陬A(yù)熱帶換熱后，溫度降為80?120°C的含塵煙氣從豎爐頂部排出，煙氣經(jīng)濕式除塵后通過抽風(fēng)機(jī)排入大氣；
(2)鐵礦石的加熱:在豎爐燃燒室內(nèi)煤氣與助燃空氣混合后進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴呢Q爐兩側(cè)進(jìn)入加入帶，并與從預(yù)熱帶流下來的鐵礦石在加熱帶進(jìn)行熱交換，部分蘭炭燃燒，鐵礦石經(jīng)過2?3h加熱并從加熱帶流出進(jìn)入還原帶時(shí)，溫度升高到900?950°C，同時(shí)鏡鐵礦中的菱鐵礦得到充分分解，剩余的鐵礦石和未燃燒的蘭炭混合物料進(jìn)入豎爐還原帶;
(3)、鐵礦石的還原:在豎爐的還原帶，還原煤氣從豎爐爐腔底部通入，還原煤氣中的H2和CO在參與鐵礦石還原反應(yīng)后生成水蒸汽和C02，水蒸汽和0)2在豎爐爐腔內(nèi)上升時(shí)，與混合物料中的蘭炭接觸，發(fā)生碳?xì)饣磻?yīng)生成HjP CO，豎爐內(nèi)的還原介質(zhì)濃度提高，鐵礦石在豎爐還原帶經(jīng)過4?5h的還原，得到充分的磁化；
(4)、焙燒后鐵礦石的冷卻、磨礦及磁選:鐵礦石在豎爐還原帶焙燒完成后，高溫焙燒礦經(jīng)排礦輥從豎爐底部排出，先入水冷卻至60?80°C，冷卻后的焙燒礦再經(jīng)過球磨機(jī)磨礦至-200目的顆粒占總鐵礦石體積的80%，經(jīng)磁場強(qiáng)度為1250 Oe的磁選工序后，得到鐵品位為56?60%的鐵精粉。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鐵礦石為鏡鐵礦，粒度為15?50mm、鐵品位為31 ?35%。
[0009]作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述蘭炭中固定碳含量為72?76%、灰分含量為11?15%、揮發(fā)分含量為10?14%，粒度為15?30mm。
[0010]作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述還原煤氣為高焦混合煤氣。
[0011]作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中豎爐加熱帶的兩側(cè)沿高度方向設(shè)置有兩層燃燒室，上層燃燒室溫度控制為700?800°C，下層燃燒室溫度控制為950?1050 O。
[0012]本發(fā)明中鐵礦石與蘭炭的混合物料從豎爐頂部加入豎爐后，從豎爐預(yù)熱帶由上往下流動(dòng)過程中與高溫?zé)煔膺M(jìn)行接觸，可使其溫度升高到500?600°C，預(yù)熱后的混合物料進(jìn)入到豎爐加熱帶后，隨著物料溫度的升高，混合物料中部分蘭炭在加熱帶參與燃燒，未參與燃燒的蘭炭與鐵礦石混合物當(dāng)溫度升高到900?950°C時(shí)流動(dòng)到還原帶。在豎爐還原帶內(nèi)，還原煤氣從豎爐的爐腔底部通入，煤氣中的4和CO在參與鐵礦石還原后生成水蒸汽和C02，水蒸汽和0)2在爐腔內(nèi)上流過程中與鐵礦石中未燃燒的蘭炭接觸，發(fā)生碳?xì)饣磻?yīng)，生成H2和CO，提高了豎爐還原帶中還原介質(zhì)的濃度，使鐵礦石的磁化焙燒得到充分進(jìn)行。當(dāng)混合物料流動(dòng)到豎爐還原帶底部時(shí)，鐵礦石焙燒完成，同時(shí)混合物料中蘭炭消耗完畢。焙燒后的鐵礦石從豎爐底部排出后，為防止高溫焙燒礦的氧化，采取焙燒礦入水冷卻或間接無氧冷卻的方法，使高溫鐵礦石冷卻到常溫。
[0013]提高鐵礦石豎爐磁化焙燒質(zhì)量的原理:在豎爐還原帶內(nèi)，鐵礦石中配入的蘭炭與含有水蒸汽和CO2的還原氣接觸后，由于碳和水蒸汽的反應(yīng)溫度(為600?800°C )低于碳和CO2的反應(yīng)溫度(850°C以上)，碳優(yōu)先與水蒸汽發(fā)生水煤氣反應(yīng)生成HjP CO，同時(shí)還存在CO與水蒸汽的平衡反應(yīng)生成0)2及!12。蘭炭與水蒸汽發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果使還原氣體中H2含量增大，由于4在600?800°C溫度范圍內(nèi)的還原能力大于CO，從而提高了鐵礦石磁化焙燒的產(chǎn)量和質(zhì)量。
[0014]本發(fā)明所述的工藝實(shí)施后，可有效提高豎爐還原帶的還原氣氛濃度，減小還原煤氣用量約30?50%。
[0015]本發(fā)明