一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统及方法技术方案

一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统及方法，系统包括进料仓、多级旋风预热器、流态化氧化焙烧炉、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、多级旋风还原气冷却器、多级旋风空气冷却器和出料仓。方法为：(1)矿粉由进料仓经预热器预热；(2)进行流态化预氧化焙烧物相改性；(3)氧化矿进行低温流态化磁化焙烧；(4)磁化矿经还原气冷却器和空气冷却器两段换热降温后送弱磁选。本发明专利技术具有菱铁矿相充分氧化改性焙烧，显著降低磁化焙烧反应温度，反应器热负荷低、显热有效利用、能耗低的优势。

A fluidized redox magnetized roasting system and method of Siderite

【技术实现步骤摘要】
一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统及方法
本专利技术属于矿物加工、冶金领域，特别涉及一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统及方法。
技术介绍
我国铁矿石资源丰富，储量居世界前列。但铁矿石资源禀赋差，97％以上为低品位贫铁矿，40％以上为常规磁选、重选、浮选等物理选矿方法难以有效选别的复杂难选铁矿石资源。近年来随着我国经济快速发展，钢铁行业对铁矿石消耗量巨大，对外进口依存度长期在80％以上，大宗铁精矿已成为我国经济发展的重要战略资源之一。因此开发低品位难选铁矿的大规模经济利用技术迫在眉睫。菱铁矿是典型的复杂难选铁矿资源，广泛分布于辽宁、山西、陕西、甘肃、新疆等地，探明资源储量18.34亿吨。该矿矿物组成复杂，共生关系密切，自身分选物料条件差，即使采用先进的浮选工艺，如处理鞍山地区含菱铁矿的铁矿石，铁回收率也仅为60-65％，难以取得较好的生产指标。磁化焙烧—磁选技术被认为是加工低品难选铁矿资源的最为有效手段之一。基本原理是将原矿中的弱磁性铁氧化物还原为强磁性铁氧化物，使其具备良好的分选物性，从而仅通过弱磁选工艺便可得到高的铁精矿品位和高的铁回收率。焙烧反应器主要分为竖炉、回转窑和流化床三种。其中竖炉和回转窑需要入炉原料粒度在毫米至厘米级，炉料粒径大，反应动力学条件差，能耗高，且焙烧难选铁矿时容易出现过还原和还原不足的现象，直接影响收率。采用竖炉磁化焙烧甘肃含菱铁矿的镜铁矿块矿和采用回转窑磁化焙烧大溪沟菱铁矿，铁回收率都只能达到70～75％。相比之下流化床焙烧直接利用粉料入炉，原理上反应比表面成数量级增加，有低温反应效率高能耗低、反应物相转变均匀的突出优势，是当前矿物加工行业应用的主要发展方向。近年来科研人员也基于流化床磁化焙烧技术尝试开发了多种菱铁矿焙烧技术方案。专利申请CN201510301308.4将菱铁矿首先预热到600-800℃，再在550-600℃进行磁化焙烧，随后直接空气冷却。焙烧实现了物料的磁化转变，但空气冷却存在磁化矿二次氧化的问题。专利申请CN201510139863.1和CN201510139839.8设计了预氧化—蓄热还原—再氧化的三段悬浮焙烧—磁选方法，其中磁化矿在冷却到400℃以下再氧化冷却，避免了弱磁氧化物的生成。但每个焙烧段间都需要氮气置换，影响了连续化生产。同时预氧化时间10-120s，存在反应时间设计过短无法充分满足粗颗粒反应动力学的情况。专利申请CN201610557595.X设计了一种难选铁矿石粉氧化-磁化焙烧系统及工艺，通过设置预氧化使铁矿粉升温至800-900℃进行磁化焙烧，高温虽然反应效率更高，但系统热负荷也显著增加，影响总体能耗。因此，本领域需要一种基于流化床反应器原理优势，充分结合菱铁矿磁化焙烧反应特性的高效低耗流态化氧化还原磁化焙烧系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统及方法，通过流态化预氧化焙烧—低温流态化磁化焙烧的方式，实现菱铁矿中碳酸铁物相的高效改性和低温磁化焙烧，并最终得到铁精矿产品。本专利技术提供了一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统，所述流态化氧化还原磁化焙烧系统包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器3，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体5、氧化旋风分离器6和氧化出料阀7，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体8和磁化旋风分离器9，所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀12，所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，其中，所述进料仓1的出料口与最高一级预热旋风的进气口连接，所述最高一级预热旋风的顶部出气口与布袋收尘器3的进气口连接，所述最高一级预热旋风的下部出料口和布袋收尘器3的返料口均与次高一级预热旋风的进气口连接，所述最低一级预热旋风的进气口与流态化氧化焙烧炉的氧化旋风分离器6的顶部出气口连接，所述最低一级预热旋风的下部出料口与氧化焙烧炉本体5的进料口连接；所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体5、氧化旋风分离器6和氧化出料阀7，所述氧化焙烧炉本体5的进料口与最低一级预热旋风的下部出料口连接，所述氧化焙烧炉本体5的顶部出气口与氧化旋风分离器6的进气口连接，所述氧化旋风分离器6的顶部出气口与最低一级预热旋风的进气口连接，所述氧化旋风分离器6的底部出料口与氧化焙烧炉本体5连接，所述氧化焙烧炉本体5的底部进气口与燃烧器16的出气口连接，所述氧化焙烧炉本体5的出料口与氧化出料阀7的进料口连接；所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体8和磁化旋风分离器9，所述磁化焙烧炉本体8的进料口与氧化出料阀7的出料口连接，所述磁化焙烧炉本体8的顶部出气口与磁化旋风分离器9的进气口连接，所述磁化旋风分离器9的顶部出气口与与燃烧器16的进气口连接，所述磁化旋风分离器9的下部出料口与磁化焙烧炉本体8连接，所述磁化焙烧炉本体8的底部进气口与还原气冷却器的最高一级还原气冷却旋风的出气口连接，所述磁化焙烧炉本体8的出料口与还原气冷却器的最高一级冷却旋风的进气口连接；所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀12，最高一级还原气冷却旋风的进气口与磁化焙烧炉本体8的出料口连接，所述最高一级还原气冷却旋风的顶部出气口与磁化焙烧炉本体8的底部进气口连接，所述最低一级还原气冷却旋风的下部出料口与冷却出料阀12的进料口连接，所述冷却出料阀12的出料口与空气冷却器的最高一级空气冷却旋风的进气口连接；所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，最高一级空气冷却旋风的进气口与冷却出料阀12的出料口连接，所述最高一级空气冷却旋风的顶部出气口与燃烧器16的进气口连接，最低一级空气冷却旋风的底部出料口与出料仓15的进料口连接；还原性气体供气管路与还原气冷却器的最低一级还原气冷却旋风的进气口连接；空气供气管路与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的进气口连接；所述出料仓15的进料口与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的下部出料口连接。优选的，所述预热器、还原气冷却器和空气冷却器，各自均包括多级旋风，各级旋风顺序串联连接；当级数为两级时，一级旋风的下部出料口与二级旋风的进气口连接，二级旋风的顶部出气口与一级旋风的进气口连接；当级数为两级以上时，高一级旋风的下部出料口与低一级旋风的进料口连接，低一级旋风的顶部出气口与高一级旋风的进气口连接。优选的，所述氧化旋风分离器6的下部出料口和氧化焙烧炉本体5的出料口的位置位于不同侧，磁化旋风分离器9的下部出料口和磁化焙烧炉本体8的出料口的位置位于不同侧，即所述氧化旋风分离器6的下部出料口不与氧化焙烧炉本体5的出料口直接连接，磁化旋风分离器9的下部出料口不与磁化焙烧炉本体8的出料口直接连接，焙烧炉均为湍动流化床。优选的，所述氧化出料阀7内的物料松动气包括惰性氮气和\或空气，所述冷却出料阀12内的物料松动气包括惰性氮气和\或还原气。优选的，所述还原气包括含CO和H2的高炉煤气、发生炉煤气和重整气中的一种或两种以上。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统，其特征在于：所述流态化氧化还原磁化焙烧系统包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，其中，/n所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器(3)，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体(5)、氧化旋风分离器(6)和氧化出料阀(7)，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体(8)和磁化旋风分离器(9)，所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀(12)，所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，其中，/n所述进料仓(1)的出料口与最高一级预热旋风的进气口连接，最高一级预热旋风的顶部出气口与布袋收尘器(3)的进气口连接，所述最高一级预热旋风的下部出料口和布袋收尘器(3)的返料口均与次高一级预热旋风的进气口连接，所述最低一级预热旋风的进气口与流态化氧化焙烧炉的氧化旋风分离器(6)的顶部出气口连接，所述最低一级预热旋风的下部出料口与氧化焙烧炉本体(5)的进料口连接；/n所述氧化焙烧炉本体(5)的进料口与最低一级预热旋风的下部出料口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的顶部出气口与氧化旋风分离器(6)的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的顶部出气口与最低一级预热旋风的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的底部出料口与氧化焙烧炉本体(5)连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的底部进气口与燃烧器(16)的出气口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的出料口与氧化出料阀(7)的进料口连接；/n所述磁化焙烧炉本体(8)的进料口与氧化出料阀(7)的出料口连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的顶部出气口与磁化旋风分离器(9)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(9)的顶部出气口与与燃烧器(16)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(9)的下部出料口与磁化焙烧炉本体(8)连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的底部进气口与还原气冷却器的最高一级还原气冷却旋风的出气口连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的出料口与还原气冷却器的最高一级冷却旋风的进气口连接；/n最高一级还原气冷却旋风的进气口与磁化焙烧炉本体(8)的出料口连接，所述最高一级还原气冷却旋风的顶部出气口与磁化焙烧炉本体(8)的底部进气口连接，所述最低一级还原气冷却旋风的下部出料口与冷却出料阀(12)的进料口连接，所述冷却出料阀(12)的出料口与空气冷却器的最高一级空气冷却旋风的进气口连接；/n最高一级空气冷却旋风的进气口与冷却出料阀(12)的出料口连接，所述最高一级空气冷却旋风的顶部出气口与燃烧器(16)的进气口连接，最低一级空气冷却旋风的底部出料口与出料仓(15)的进料口连接；/n还原性气体供气管路与还原气冷却器的最低一级还原气冷却旋风的进气口连接；/n空气供气管路与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的进气口连接；/n所述出料仓(15)的进料口与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的下部出料口连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统，其特征在于：所述流态化氧化还原磁化焙烧系统包括进料仓、预热器、流态化氧化焙烧炉、燃烧器、流态化磁化焙烧炉、还原气冷却器、空气冷却器和出料仓，其中，
所述预热器包括多级预热旋风和布袋收尘器(3)，所述流态化氧化焙烧炉包括氧化焙烧炉本体(5)、氧化旋风分离器(6)和氧化出料阀(7)，所述流态化磁化焙烧炉包括磁化焙烧炉本体(8)和磁化旋风分离器(9)，所述还原气冷却器包括多级还原气冷却旋风和冷却出料阀(12)，所述空气冷却器包括多级空气冷却旋风，其中，
所述进料仓(1)的出料口与最高一级预热旋风的进气口连接，最高一级预热旋风的顶部出气口与布袋收尘器(3)的进气口连接，所述最高一级预热旋风的下部出料口和布袋收尘器(3)的返料口均与次高一级预热旋风的进气口连接，所述最低一级预热旋风的进气口与流态化氧化焙烧炉的氧化旋风分离器(6)的顶部出气口连接，所述最低一级预热旋风的下部出料口与氧化焙烧炉本体(5)的进料口连接；
所述氧化焙烧炉本体(5)的进料口与最低一级预热旋风的下部出料口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的顶部出气口与氧化旋风分离器(6)的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的顶部出气口与最低一级预热旋风的进气口连接，所述氧化旋风分离器(6)的底部出料口与氧化焙烧炉本体(5)连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的底部进气口与燃烧器(16)的出气口连接，所述氧化焙烧炉本体(5)的出料口与氧化出料阀(7)的进料口连接；
所述磁化焙烧炉本体(8)的进料口与氧化出料阀(7)的出料口连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的顶部出气口与磁化旋风分离器(9)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(9)的顶部出气口与与燃烧器(16)的进气口连接，所述磁化旋风分离器(9)的下部出料口与磁化焙烧炉本体(8)连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的底部进气口与还原气冷却器的最高一级还原气冷却旋风的出气口连接，所述磁化焙烧炉本体(8)的出料口与还原气冷却器的最高一级冷却旋风的进气口连接；
最高一级还原气冷却旋风的进气口与磁化焙烧炉本体(8)的出料口连接，所述最高一级还原气冷却旋风的顶部出气口与磁化焙烧炉本体(8)的底部进气口连接，所述最低一级还原气冷却旋风的下部出料口与冷却出料阀(12)的进料口连接，所述冷却出料阀(12)的出料口与空气冷却器的最高一级空气冷却旋风的进气口连接；
最高一级空气冷却旋风的进气口与冷却出料阀(12)的出料口连接，所述最高一级空气冷却旋风的顶部出气口与燃烧器(16)的进气口连接，最低一级空气冷却旋风的底部出料口与出料仓(15)的进料口连接；
还原性气体供气管路与还原气冷却器的最低一级还原气冷却旋风的进气口连接；
空气供气管路与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的进气口连接；
所述出料仓(15)的进料口与空气冷却器的最低一级空气冷却旋风的下部出料口连接。


2.根据权利要求1所述的菱铁矿流态化氧化还原磁化焙烧系统，其特征在于：
所述预热器、还原气冷却器和空气冷却器，各自均包括多级旋风，各级旋风顺序串联连接；
当级数为两级时，一级旋风的下部出料口与二级旋风的进气口连接，二级旋风的顶部出气口与一级旋风的进气口连接；
当级数为两级以上时，高一级旋风的下部出料口与低一级旋风的进料口连接，低一级旋风的顶部出气口与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昊延，朱庆山，王珍，谢朝晖，
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：北京;11