本发明专利技术提供一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，该方法通过在原矿中给配适量的煤粉与原料一起在一侧给入反应器；流化风(热空气)通过蓄热式热风炉加热后给入反应器底部，热空气使物料和煤粉一起呈悬浮态，同时发生反应将铁矿物还原成磁铁矿；反应器内反应后的气体在反应器顶部给入旋风器，在旋风器内经过旋风实现气固分离，固体返回进入反应器，热气体由旋风器的风口排出；排出的热气体经过一个风量调节阀参入流化风；反应完毕的物料和煤粉一起在反应器另一侧的排矿口排出，通过一个锁气阀排出给入选别作业；最后经过磨矿、弱磁选后可获得高品位的铁精矿。弱磁选后可获得高品位的铁精矿。弱磁选后可获得高品位的铁精矿。
【技术实现步骤摘要】
一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法
[0001]本专利技术属于选矿
，具体涉及一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法。
技术介绍
[0002]氧化还原反应存在于生活的方方面面，金属冶炼，火箭发射，各类化工等等都与氧化还原反应息息相关。研究氧化还原反应，对人类的进步具有极其重要的意义。随着钢铁工业的发展，我国钢铁工业产能巨大，国内铁矿石产量严重不足，自2015年以来我国进口铁矿石占比长期超过80％，这已成为我国钢铁工业安全、稳定运行的重大隐患。2021年初我国规划了五年铁金属自给率提高至45％的目标。因此提高国内铁矿石产能意义重大。
[0003]我国铁矿石储量大，种类多，但相对难选。我国已探明的复杂难选铁矿资源总储量超过200亿吨，主要以赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等难处理矿石为主。近年来大批学者、专家针对此类难处理铁矿石研发的多种焙烧方法，可将难选的铁矿物还原成磁铁矿，以便于提高铁矿资源的利用率。回转窑磁化焙烧铁矿技术将矿物破碎到一定的粒度，和烟煤配比后给入回转窑内进行磁化焙烧，焙烧合格的产品通过水淬后给入选别作业进行磁选，进而得到合格的铁精矿。回转窑焙烧时，单台设备处理能力较小，且因为局部过热部门过还原导致的结圈问题制约了回转窑的连续生产，不能推广应用。竖炉焙烧即利用竖炉处理铁矿物，使其转变为磁铁矿的技术，酒钢集团现有100m3的竖炉44座，年处理镜铁矿500万吨，因为竖炉只适用于块矿焙烧，给矿粒度要求大于15mm，且矿石粒度较大后导致反应不彻底，焙烧时间长，处理能力小，综合处理效果达不到实验室水平。
[0004]近年来，相关单位研究的悬浮焙烧技术，可实现细物料直接处理，且系统处理量大，对难选铁矿的磁化焙烧技术的推广应用具有重要意义。然而悬浮磁化焙烧系统需要足够的风将物料保持悬浮状态，风量大造成热量消耗。另外，2022年以来天然气价格居高不下，悬浮焙烧的加热成本过高，导致技术的推广应用进程受阻。
[0005]我国的能源资源禀赋特点为“富煤、缺油、少气”，在双碳政策条件下，我国的天然气、氢气等能源价格将长期维持高位。随着我国碳捕集利用与封存技术的发展，使用煤基原料不仅可降低生产成本，而且不会增加碳排放。
[0006]复杂难选铁矿的还原处理对增加铁矿资源意义重大，且随着矿产资源的开采，易选矿石逐步减少，开发一种经济、可行的处理难选铁矿的方法对提高铁矿石资源安全具有重要意义。
技术实现思路
[0007]本专利技术旨在提供一种采用余热自循环流化风进行难选铁矿石的煤基还原反应的方法，该方法通过在原矿中给配适量的煤粉与原料一起在一侧给入反应器；流化风(热空气)通过蓄热式热风炉加热后给入反应器底部，热空气使物料和煤粉一起呈悬浮态，同时发生反应将铁矿物还原成磁铁矿；反应器内反应后的气体在反应器顶部给入旋风器，在旋风
器内经过旋风实现气固分离，固体返回进入反应器，热气体由旋风器的风口排出；排出的热气体经过一个风量调节阀参入流化风；反应完毕的物料和煤粉一起在反应器另一侧的排矿口排出，通过一个锁气阀排出给入选别作业；最后经过磨矿、弱磁选后可获得高品位的铁精矿。
[0008]一种采用余热自循环流化风进行难选铁矿石的煤基还原反应的方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1，启动热风炉加热器，设置反应器流化风的压力为3kpa～6kpa，反应器流化风温度为600℃～700℃；
[0010]步骤2，将要处理的难选铁矿石研磨至粒度小于0.075mm含量占总质量45％以上，得到铁矿石粉，所述难选铁矿石的铁品位为25％以上；将煤粉研磨至粒度小于0.075mm含量占总质量的50％以上，将铁矿石粉和过量系数为100％～200％的煤粉混合通过定量给料机在一定的给矿速度下给入反应器；
[0011]步骤3，将空气和步骤2中生成的气体通入连接在反应器上的旋风器中实现气固分离，旋风器锥部得到的固体物料返回反应器并通过反应器的出矿口排出；通过旋风器分离管的气体返回到所述热风炉给入循环系统；
[0012]步骤4，排出的物料冷却后先进行磨矿，磨后物料给入弱磁选机进行选别，弱磁选磁场强度为1000～1500Oe，得到铁精矿和尾矿。
[0013]进一步地，所述步骤1所用热风炉开机时功率较大，随系统循环风的温度升高后热风炉的功率会逐步下降，过程中根据流化风的温度进行调节热风炉的功率。
[0014]进一步地，所述步骤2中给入反应器的流化风速度为1.0～1.5m/s，反应时间为30～60min，反应器内温度为450～600℃。
[0015]进一步地，所述给矿速度根据反应器大小以及铁矿石粉和煤粉的反应时间确定，使铁矿石粉和煤粉中的铁矿物充分发生还原反应进行磁化；所述铁矿石粉和煤粉在流化风的作用下成悬浮状态并沿反应器的控制方向由给矿端逐步呈悬浮态流向出矿端排出。
[0016]进一步地，所述步骤2中在反应器内发生的反应如下：
[0017]主反应：6Fe2O3+C＝4Fe3O4+CO2(g)(1)；
[0018]其他反应：O2(g)+2C＝2CO(g)(2)；
[0019]CO (g)+ 3Fe2O3＝ 2Fe3O4+ CO
2 (g)
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(3)。
[0020]进一步地，所述步骤2煤粉的加入量根据物料中的铁含量以及反应所需确定，所述煤粉质量含量占总质量的10～25％；当系统温度过高时，可降低配煤量。
[0021]进一步地，在所述步骤3中的反应器的出矿口处设置一个锁气阀锁住气体不外泄，反应完成后粉料经锁气阀排出，反应后的气体由反应器进入旋风器。
[0022]进一步地，在所述步骤3中的反应后的气体依次通过旋风器分离管、除尘器、碳捕集装置后给入热风炉循环使用，提高系统的热量利用效率；所述步骤3中经过除尘器除尘后的气体通过碳捕集利用与封存装置可实现系统CO2的捕收，正常生产不增加CO2的排放量；在循环气体进入热风炉之前设有CO2浓度检测器控制系统CO2以满足系统生产要求，当CO2浓度高于15％时打开排风口排出部分气体；CO2浓度低于8％时关闭排风口；在所述步骤3中释放到大气中的气体粉尘含量小于10mg/m3，排放到大气中的CO2总量可减少95％以上。
[0023]进一步地，所述步骤4中排出的物料磨矿至粒度为小于0.075mm含量占总质量的
70％到小于0.038mm含量占总质量90％之间；所述铁精矿的TFe品位≥63％，TFe的回收率≥85％。
[0024]一种采用余热自循环流化风进行难选铁矿石的煤基还原反应的方法采用的装置，包括定量给料机、反应器、旋风器、热风炉、分离管、除尘器、碳捕集利用与封存装置、排风口和锁气阀，所述定量给料机的出口与所述反应器的进口相连，所述反应器的出气口与所述旋风器的锥顶圆柱侧壁相连，所述反应器的出矿口设置一个锁气阀，所述旋风器顶部的分离管与所述除尘器的进气口连接，所述除尘器的出气口与所述碳捕集利用与封存装置连接，所述除尘器的收尘口与所述反应器的出矿口连通，所述碳捕集利本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1，启动热风炉加热器，设置反应器流化风的压力为3kpa～6kpa，反应器流化风温度为600℃～700℃；步骤2，将要处理的难选铁矿石研磨至粒度小于0.075mm含量占总质量45％以上，得到铁矿石粉，所述难选铁矿石的铁品位为25％以上；将煤粉研磨至粒度小于0.075mm含量占总质量的50％以上，将铁矿石粉和过量系数为100％～200％的煤粉混合通过定量给料机在一定的给矿速度下给入反应器；步骤3，将空气和步骤2中生成的气体通入连接在反应器上的旋风器中实现气固分离，旋风器锥部得到的固体物料返回反应器并通过反应器的出矿口排出；通过旋风器分离管的气体返回到所述热风炉给入循环系统；步骤4，排出的物料冷却后先进行磨矿，磨后物料给入弱磁选机进行选别，弱磁选磁场强度为1000～1500Oe，得到铁精矿和尾矿。2.根据权利要求1所述的一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，其特征在于：所述步骤1的热风炉开机时功率较大，随系统循环风的温度升高后热风炉的功率会逐步下降，过程中根据流化风的温度进行调节热风炉的功率。3.根据权利要求1所述的一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，其特征在于：所述步骤2中给入反应器的流化风速度为1.0～1.5m/s，反应时间为30～60min，反应器内温度为450～600℃。4.根据权利要求3所述的一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，其特征在于：所述给矿速度根据反应器大小以及铁矿石粉和煤粉的反应时间确定，使铁矿石粉和煤粉中的铁矿物充分发生还原反应进行磁化；所述铁矿石粉和煤粉在流化风的作用下成悬浮状态并沿反应器的控制方向由给矿端逐步呈悬浮态流向出矿端排出。5.根据权利要求1所述的一种采用余热自循环流化风进行煤基还原反应的方法，其特征在于：所述步骤2中在反应器内发生的反应如下：主反应：6Fe2O3+C＝4Fe3O4+CO2(g)(1)；其他反应：O2(g)+2C＝2CO(g)(2)；CO (g)+ 3Fe2O3＝ 2Fe3O4+ CO
2 (g)
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(3)。6.根据权利要求1所述的一种采用余热自循环流...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绍兴，唐晓玲，刘应志，李文明，宁国栋，
申请(专利权)人：上海逢石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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