【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿物加工，尤其涉及一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置及焙烧方法。
技术介绍
1、我国拥有储量超过200亿吨的难利用铁矿资源，如微细粒矿、鲕状赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。我国难利用铁矿主要特点是“贫、细、杂”。“贫”是铁矿品位低，平均品位仅有34%，远低于世界平均的 46.6%。“细”是嵌布粒度细，结晶粒度微细，往往需要细磨或超细磨才能是铁矿物达到足够的解离度。“杂”是矿物组成复杂，需要进行多段磁选分布提纯才能得到达到标准的铁精矿。对于难选铁矿资源，常规的选矿技术难以达到理想的技术经济指标。
2、近些年，许多铁矿选冶从业人员进行了大量的基础研究和工程实践，达成了必须使用选冶联合工艺才能高效利用难选铁矿的共识，采用还原磁化焙烧-磁选工艺对难选铁矿石进行处理，能够取得较好的分选指标。目前，磁化焙烧设备主要为竖炉、隧道窑、回转窑，但这些设备存在传热、传质效率低，物料流动性差，焙烧条件难控制的问题，造成了生产中能耗高、产品质量不均匀、欠还原和过还原现象严重的局面。
3、而流态化反应器有着反应速率快、气固接触充分、传热传质效率高的优势，是还原焙烧装置研究的热点。但现行流态化反应器反应腔室较少，焙烧条件控制不精准，且矿物冷却过程中容易被重新氧化，大大降低了分选效率。所以，研究开发一种能够实现难选铁矿石矿相精准调控的流态化焙烧装置尤为重要。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置及焙烧方法。
2
3、一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，包括：壳体、进料管、旋风分离器、电加热装置、电加热温控器、出料管、接矿槽、混气罐、进气管组件、布风板，所述壳体内部上下交替均匀排布若干挡板，相邻的两个挡板之间形成多个还原反应腔室和冷却反应腔室，还原反应腔室依次排列于冷却反应腔室前侧，旋风分离器设于最内侧的还原反应腔室内，每个还原反应腔室或冷却反应腔室外壁均连接有电加热装置，每个还原反应腔室或冷却反应腔室内部设置有布风板，布风板将还原反应腔室或冷却反应腔室分割成上部的矿粉流态化区域和底部的气体流动区域，所述气体流动区域与进气管组件连接；所述壳体前侧设有进料口，所述进料口连接有进料管，所述壳体后侧设有出料口，所述出料口连接有出料管，所述出料管下方设置有接矿槽。
4、进一步地，所述进气管组件包括进气管、气体加热器、气体流量阀、混气罐，所述进气管一端穿过所述壳体与气体流动区域连接，所述进气管另一端与所述混气罐出气口连接，所述混气罐进气口分别与氮气输送管路、还原气体输送管路连接，所述气体加热器与所述进气管固定连接，所述气体加热器用于对进气管内的气体进行加热，所述气体流量阀套接于所述进气管，所述气体流量阀用于控制所述进气管内气体流量。
5、进一步地，还包括电加热温控器，所述电加热温控器与所述电加热装置串联，所述电加热温控器用于调控电加热装置温度。
6、进一步地，基于权利要求1-3所述的装置，包括如下步骤：s1：将铁矿石采用破碎机破碎至粒径≤0.9mm，然后采用磨矿机对铁矿石进行细磨从而获得粒径小于 0.074mm 的部分占总质量 60~95%的铁矿粉；
7、s2：开启电加热装置并调节其温度，将还原反应腔室加热至 400~900℃；
8、s3：还原气体通过气体加热器加热到 400~900℃，然后经进气管进入
9、还原腔室，并经过布风板进入矿粉流态化区域；
10、s4:将铁矿粉按 50~150kg/h 的速率送入进料管，矿粉通过进料管进入还原反应腔室；
11、s5：调整还原气体气速为 0.1~2m/s，使铁矿粉进入还原反应腔室后能够形成流动状态并在高温作用下与气体发生还原反应；
12、s6:调整冷却反应腔室的常温氮气气速为 0.1~2m/s，保证排出物料温度≤100℃，将冷却后的物料以流动状态从壳体后端上方的出料口排入接矿槽；
13、s7:将出料口排出的铁矿石进行细磨至尺寸小于 0.043mm 在磁场强度为 1000~2000oe 进行弱磁选，获得铁精矿产品。
14、进一步地，所述还原气体为氢气或一氧化碳与氮气组成的混合气体，其中氮气的体积百分比为≥50%。
15、进一步地，所述还原反应腔室的数量为 n个，且冷却反应腔室数量至少为 2（n-1）个，其中，n≥4。
16、进一步地，所述还原气体为氢气或一氧化碳与氮气组成的混合气体，氮气的体积百分比为≥50%。 还原气体的气体流速为 0.1~2m/s，冷却反应腔室中常温氮气的气体流速为 0.1~2m/s，铁矿粉的给矿速率为 50~150kg/h，铁矿粉进行还原反应时的温度为 420~800℃。
17、进一步地，所述破碎机采用颚式破碎机或圆盘破碎机。
18、进一步地，所述磨矿机采用球磨机。
19、进一步地，所述磁选机采用湿式磁选机。
20、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
21、通过控制还原腔室数量以及还原气体的浓度、温度、气速，调控物料在反应器中的流态化行为，促使铁矿物转化为磁铁矿；通过控制冷却反应腔室数量以及常温氮气的气速达到磁性铁矿物快速冷却的目的，避免了传统方法中高温磁性矿物排出反应器后重新被氧化为弱磁性矿物的缺点；本专利技术的方法还原过程传热传质效率高，冷却过程气氛环境控制精准，能够大幅提高生产效率同时降低能耗。
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1.一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，包括：壳体、进料管、旋风分离器、电加热装置、电加热温控器、出料管、接矿槽、混气罐、进气管组件、布风板，所述壳体内部上下交替均匀排布若干挡板，相邻的两个挡板之间形成多个还原反应腔室和冷却反应腔室，还原反应腔室依次排列于冷却反应腔室前侧，旋风分离器设于最内侧的还原反应腔室内，每个还原反应腔室或冷却反应腔室外壁均连接有电加热装置，每个还原反应腔室或冷却反应腔室内部设置有布风板，布风板将还原反应腔室或冷却反应腔室分割成上部的矿粉流态化区域和底部的气体流动区域，所述气体流动区域与进气管组件连接；所述壳体前侧设有进料口，所述进料口连接有进料管，所述壳体后侧设有出料口，所述出料口连接有出料管，所述出料管下方设置有接矿槽。
2.根据权利要求1所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，所述进气管组件包括进气管、气体加热器、气体流量阀、混气罐，所述进气管一端穿过所述壳体与气体流动区域连接，所述进气管另一端与所述混气罐出气口连接，所述混气罐进气口分别与氮气输送管路、还原气体输送管路连接，所述气体加热器与所述进气管固
3.根据权利要求1所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，还包括电加热温控器，所述电加热温控器与所述电加热装置串联，所述电加热温控器用于调控电加热装置温度。
4.一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，基于权利要求1-3所述的装置，包括如下步骤：S1：将铁矿石采用破碎机破碎至粒径≤0.9mm，然后采用磨矿机对铁矿石进行细磨从而获得粒径小于 0.074mm 的部分占总质量 60~95%的铁矿粉；
5.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述还原气体为氢气或一氧化碳与氮气组成的混合气体，其中氮气的体积百分比为≥50%。
6.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述还原反应腔室的数量为 N个，且冷却反应腔室数量至少为 2（N-1）个，其中，N≥4。
7.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述还原气体为氢气或一氧化碳与氮气组成的混合气体，氮气的体积百分比为≥50%。 还原气体的气体流速为 0.1~2m/s，冷却反应腔室中常温氮气的气体流速为 0.1~2m/s，铁矿粉的给矿速率为 50~150kg/h，铁矿粉进行还原反应时的温度为 420~800℃。
8.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述破碎机采用颚式破碎机或圆盘破碎机。
9.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述磨矿机采用球磨机。
10.根据权利要求4所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧方法，其特征在于，所述磁选机采用湿式磁选机。
...【技术特征摘要】
1.一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，包括：壳体、进料管、旋风分离器、电加热装置、电加热温控器、出料管、接矿槽、混气罐、进气管组件、布风板，所述壳体内部上下交替均匀排布若干挡板，相邻的两个挡板之间形成多个还原反应腔室和冷却反应腔室，还原反应腔室依次排列于冷却反应腔室前侧，旋风分离器设于最内侧的还原反应腔室内，每个还原反应腔室或冷却反应腔室外壁均连接有电加热装置，每个还原反应腔室或冷却反应腔室内部设置有布风板，布风板将还原反应腔室或冷却反应腔室分割成上部的矿粉流态化区域和底部的气体流动区域，所述气体流动区域与进气管组件连接；所述壳体前侧设有进料口，所述进料口连接有进料管，所述壳体后侧设有出料口，所述出料口连接有出料管，所述出料管下方设置有接矿槽。
2.根据权利要求1所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，所述进气管组件包括进气管、气体加热器、气体流量阀、混气罐，所述进气管一端穿过所述壳体与气体流动区域连接，所述进气管另一端与所述混气罐出气口连接，所述混气罐进气口分别与氮气输送管路、还原气体输送管路连接，所述气体加热器与所述进气管固定连接，所述气体加热器用于对进气管内的气体进行加热，所述气体流量阀套接于所述进气管，所述气体流量阀用于控制所述进气管内气体流量。
3.根据权利要求1所述的一种基于铁矿石调控的多腔室流态化焙烧装置，其特征在于，还包括电加热温控器，所述电加热温控器与所述电加热装置串联，所述电加热温控器用于调控电加热装置温度。
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐志东，高鹏，周振亚，韩跃新，李艳军，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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