对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统及焙烧的工艺技术方案

本发明专利技术属于化工、冶金领域，特别涉及采用循环流化床对褐铁矿、菱铁矿、沉积型赤铁矿等难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统。本发明专利技术采用高效、低阻的循环流化床反应器对铁矿石粉体进行磁化焙烧；焙烧尾气先在燃烧室中通过燃烧释放其中未反应还原性气体的潜热，再通过多级旋风筒预热器与冷铁矿石粉体换热回收热量；采用流态化冷却器回收高温焙烧矿的显热。本发明专利技术具有磁化焙烧效率高，焙烧过程热量回收利用充分等优点，可降低难选铁矿石粉体磁化焙烧过程的能耗，提高难选铁矿石磁化焙烧过程的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工、冶金领域，特别涉及采用循环流化床对褐铁矿、菱铁 矿、沉积型赤铁矿等难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统及焙烧的工艺。
技术介绍
我国的铁矿石储量中97%为贫矿，其中包括褐铁矿、菱铁矿、沉积型赤 铁矿等在内的难选铁矿石有近100亿吨之多，对这些铁矿石即使采用重选、 浮选、强磁选相联合的选矿工艺，也难以实现有效的分选。通过还原焙烧(又 称磁化焙烧)将上述弱磁性的铁氧化物转化成强磁性的人工磁铁矿，再继以弱 磁选，已被证明是上述矿物的有效分选方法。铁矿石磁化焙烧技术研发可追 溯到上世纪初，在上世纪五六十年代达到高潮，但之后已鲜有研发报道，主 要原因之一是磁化焙烧成本较高。在铁精矿价格较低的情况下，采用磁化焙 烧-磁选工艺制得的铁精矿经济上没有竞争力，因此磁化焙烧工艺一直未能实 现大规模的推广应用， 一直以来我国也仅有酒钢选矿厂采用竖炉磁化焙烧工 艺生产铁精矿。近年来由于铁矿石价格大涨，采用磁化焙烧工艺生产铁精矿 在经济上已完全可行，再加上国内铁精矿供应持续紧张，难选铁矿石的磁化 焙烧在国内又重新受到人们的重视。铁矿石磁化焙烧的经济性主要取决于焙烧过程的效率， 一个理想的磁化 焙烧工艺不仅要有高效的焙烧反应器，还要对整个工艺过程的能量进行充分、 合理的利用。国内外对磁化焙烧反应器进行过很多研究，有很多专利技术，包括 竖炉(如中国专利技术专利ZL98114198.6)，回转窑(如英国专利GB960725，中 国专利技术专利申请200610017607.6等)，流化床(如中国专利技术专利申请 92113333. 2等)，但是对磁化焙烧工艺过程能量利用及优化方面的研究则要少 很多。英国专利GB1008938公开了一种铁矿磁化焙烧工艺，该工艺由两个流 化床反应器及相应的辅助系统组成。第一个反应器分三段，矿石进入第一个反应器的上段预热(矿石已先以稀相输送方式在第二反应器的下段进行初级 预热)，通过溢流管进入第一个反应器中段的分布板上方，在中段完成脱水、 氧化等反应，预热及脱水所需的热量由第一个反应器下段燃烧室内汽油燃烧 产生的高温烟气提供。完成预热及脱水的铁矿通过第一个反应器中段的溢流 口流入第二个反应器的上段，在其中完成磁化焙烧反应，然后焙烧矿通过溢 流管进入第二个反应器的下段，第二个反应器下段内设有换热套管，冷的铁 矿粉在套管内以稀相(空气+矿粉)与焙烧矿进行换热，在第二个反应器下段 的上部喷入汽油，汽油裂解产生的还原性气体提供第二个反应器上段磁化焙 烧所需气氛，焙烧后的尾气(还原性)与上部设置盘管内的空气及汽油换热 回收部分显热后排空。该工艺反应器结构复杂，只回收了焙烧矿的部分显热，没有回收焙烧尾气中还原性气体的潜热。中国专利技术专利申请200610032484.3 公开了一种铁矿石磁化焙烧工艺，煤气与空气在热风炉中燃烧后，在进入闪 速焙烧炉(旋风筒)前补充CO等还原性气体，气体在旋风筒反应器中对铁矿 粉进行还原，还原后的气体经过三到五级旋风筒回收气相显热，经气固分离 后部分放空，部分回送至热风炉；铁矿粉经旋风筒换热器预热，旋风筒反应 器还原后直接水淬。该工艺未能充分回收焙烧尾气中未反应还原性气体的潜 热，也没有回收利用高温焙烧矿的显热。中国专利技术专利申请9211333.2公开 了一种粉铁矿石循环流化床预还原炉，主要采用两个流化床来实现不同粒级 铁矿石粉体的还原，同样，该工艺仅回收了焙烧尾气的显热，没有对焙烧尾 气中未反应还原性气体的潜热及焙烧矿的显热进行回收。中国专利技术专利申请 200410041935公开一种循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法，矿石 粉与粉煤从循环流化床下部加入，经预热的空气从底部进入流化床，对矿石 进行还原焙烧，焙烧矿经"J"阀返回流化床，焙烧后的高温尾气通过换热器 与空气换热后，经布袋除尘后放空，该工艺也同样没有对焙烧尾气的潜热及 焙烧矿的显热进行回收。铁矿石磁化焙烧过程是一耗能过程，整个工艺过程能量利用效率的高低 决定了过程的经济性，现有的工艺只是利用了焙烧尾气的显热，没有充分利 用焙烧尾气中未反应还原性气体的潜热(CO、 H2、 CH4的化学能)，同时对于 高温焙烧矿所含的大量显热也没有回收或充分回收。本专利技术正是针对现有工艺的上述不足，提出了一种难选铁矿石粉体循环 流化床磁化焙烧工艺，对焙烧尾气的显热、未反应还原性气体的潜热，以及高温焙烧矿的显热进行充分的回收利用，降低磁化焙烧过程的能耗，提高其 经济性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用循环流化床对难选铁矿石粉体进行高效节 能的磁化焙烧的工艺系统。本专利技术的再一 目的是提供利用目的一的采用循环流化床对难选铁矿石粉 体进行磁化焙烧的工艺系统进行难选铁矿石粉体焙烧的工艺。本专利技术的目的是通过如下方式实现的采用高效、低阻的循环流化床反 应器进行磁化焙烧，提高磁化焙烧过程的效率；对焙烧尾气中未完全反应的 还原性气体，先在燃烧室中燃烧释放其中还原性气体的化学能，再通过与冷 矿粉体换热来回收焙烧尾气的潜热和显热，提高燃料的利用效率；通过流态 化冷却器回收焙烧矿的显热，产生工艺蒸汽。本专利技术提供的对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统，主要是采用 循环流化床设备对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧，该工艺系统包括料仓，多 级旋风筒预热器，燃烧室，旋风除尘器，循环流化床反应器(包括循环流化床 反应器料腿，循环流化床反应器提升管)，流态化冷却器，换热水管，换热器， 空气风机，煤气压縮机，补充水泵，布袋除尘器，引风机，烟囱；所述的多级旋风筒预热器由3 5级旋风筒预热器组成，其中首级旋风筒 预热器分别通过管路与料仓及布袋除尘器相连接，末级旋风筒预热器分别通 过管道与循环流化床料腿的进料口及燃烧室出口相连。所述的多级旋风筒预热器由3 5级旋风筒预热器组成；其是在首级旋风 筒预热器与末级旋风筒预热器之间串联有1 3级旋风筒预热器，每一级旋风 筒预热器顶部的出气口处有一管路，且该管路与上一级旋风筒预热器的入口 处的管路相连，每一级旋风筒预热器底部固体物料出口通过管道与下一级旋 风筒预热器的气体入口管路相连；所述的料仓底部的出料口处有与首级旋风筒预热器的进料口相连接的管 路，在首级旋风筒预热器顶部的出气口处有与布袋除尘器的进气口相连接的 管路；在末级旋风筒预热器上部的进气口有与燃烧室顶部的出气口相连接的管路，在该管路上有与上一级旋风筒预热器底部的出料口相连接的管路；在末 级旋风筒预热器底部的出料口有与循环流化床反应器提升管的进料口相连接 的管路；所述的燃烧室的进气口分别有与空气风机和旋风除尘器顶部的出气口相 连接的管路；所述的旋风除尘器底部的出料口与循环流化床反应器料腿相连接；旋风 除尘器上部的进气口与循环流化床反应器料腿顶部的出气口相连接；所述的循环流化床反应器料腿底部的出料口有与流态化冷却器相连接的 管路；在循环流化床反应器提升管上有与流态化冷却器顶部的出气口相连接的 管路，在循环流化床反应器提升管底部的进气口有与煤气压縮机相连接的管 路；在流态化冷却器中有与换热器相连接的换热水管，在流态化冷却器的壁 上开有溢流口 ，在流态化冷却器的底部的进气口有与煤气压縮机相连接的管 路；在换热器的进水口有与补充水泵相连接的管路；一布袋除尘器顶部的出气口通过管路与引风机相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统，主要采用循环流化床对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧，该工艺系统包括料仓，多级旋风筒预热器，燃烧室，旋风除尘器，循环流化床反应器，流态化冷却器，换热器，空气风机，煤气压缩机，补充水泵，布袋除尘器，引风机，烟囱；其特征是：　所述的多级旋风筒预热器由３～５级旋风筒预热器组成；其是在首级旋风筒预热器与末级旋风筒预热器之间串联有１～３级旋风筒预热器，每一级旋风筒预热器顶部的出气口处有一管路，且所述的管路与上一级旋风筒预热器的入口处的管路相连，每一级旋风筒预热器底部固体物料出口通过管道与下一级旋风筒预热器的气体入口管路相连；　所述的料仓底部的出料口处有与首级旋风筒预热器的进料口相连接的管路，在首级旋风筒预热器顶部的出气口处有与布袋除尘器的进气口相连接的管路；　在末级旋风筒预热器上部的进气口有与燃烧室顶部的出气口相连接的管路，在该管路上有与上一级旋风筒预热器底部的出料口相连接的管路；在末级旋风筒预热器底部的出料口有与循环流化床反应器提升管的进料口相连接的管路；　所述的燃烧室的进气口分别有与空气风机和旋风除尘器顶部的出气口相连接的管路；　所述的旋风除尘器底部的出料口与循环流化床反应器料腿相连接；旋风除尘器上部的进气口与循环流化床反应器料腿顶部的出气口相连接；　所述的循环流化床反应器料腿底部的出料口有与流态化冷却器相连接的管路；　在循环流化床反应器提升管上有与流态化冷却器顶部的出气口相连接的管路，在循环流化床反应器提升管底部的进气口有与煤气压缩机相连接的管路；　在流态化冷却器中有与换热器相连接的换热水管，在流态化冷却器的壁上开有溢流口，在流态化冷却器的底部的进气口有与煤气压缩机相连接的管路；　在换热器的进水口有与补充水泵相连接的管路；　一布袋除尘器顶部的出气口通过管路与引风机相连接，引风机的出气口通过管路与烟囱相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆山，谢朝晖，李洪钟，王永安，陶玲，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]