專(zhuān)利名稱：一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金、選礦領(lǐng)域，特別是難選氧化鐵礦石的流化床焙 火克-》茲選方法。技術(shù)背景中國(guó)是鐵礦石資源嚴(yán)重不足的國(guó)家，國(guó)家鐵礦石儲(chǔ)量中品位在30% 左右的原礦超過(guò)90%,具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值的大約為總儲(chǔ)量的20%,難選 氧化鐵礦石超過(guò)50%。這就使得一半以上的氧化鐵資源成為"雞肋"。為合理開(kāi)發(fā)和利用這些寶貴資源，往往釆用復(fù)雜的選礦工藝，多 段分選。對(duì)于難選鐵礦石，不僅得不到高品位鐵精礦，還產(chǎn)生難選的 中礦。現(xiàn)有的,茲化焙燒流化床(八一錳礦含鐵貧氧化錳礦石直接使用粉煤 的流態(tài)化焙燒，1980. 12 )是一個(gè)以煤粉(顆粒尺寸為微米級(jí))燃料的流 化床焙燒爐。其主要結(jié)構(gòu)是焙燒爐膛、螺旋給料機(jī)、布風(fēng)裝置、溢流 口和排氣口。該裝置的主要缺點(diǎn)是收料主務(wù)農(nóng)靠落料管； 一旦礦石原料受潮，容易發(fā)生"棚料"，螺旋給料機(jī)無(wú)法進(jìn)料，使焙燒 爐無(wú)法運(yùn)行；焙燒氣氛無(wú)法調(diào)整，焙燒效果依賴自然過(guò)程。本發(fā)明針對(duì)難選低品位赤鐵礦、菱鐵礦和和鐵礦等鐵礦石而設(shè)計(jì)， 將流態(tài)化技術(shù)與鐵礦石焙燒技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成貧鐵礦流化床焙燒裝 置。本發(fā)明包括焙燒爐膛l、礦石給料機(jī)2、給煤裝置3、底部落料管6、礦石布料斗19和回收槽7,鐵礦石由礦石給料才幾2進(jìn)入焙燒爐膛1， 所述焙燒爐膛1通過(guò)煙氣出口與移動(dòng)床板式換熱器18連接，移動(dòng)床板 式換熱器18上端與礦石布料斗19銜接，移動(dòng)床板式換熱器18由若干 條平板通道構(gòu)成，形成礦石通道與煙氣通道相間的板式換熱器，每條 平板礦石通道中設(shè)置若干層給料布風(fēng)管17與給料鼓風(fēng)機(jī)16連接，煙 氣經(jīng)過(guò)水管進(jìn)入煙氣降溫裝置15與水換熱后進(jìn)入空氣加熱器14將冷 空氣加熱，然后通過(guò)引風(fēng)機(jī)ll進(jìn)入煙囪13排到大氣。 如權(quán)利要求1所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其特征是在所 述的空氣加熱器14下端連接煙氣精礦分離器9進(jìn)行氣固分離，煙氣精 礦分離器9經(jīng)高效氣固分離器12與引風(fēng)機(jī)11相連。進(jìn)一步地，在所述的空氣加熱器14的一端接鼓風(fēng)才幾8,鼓風(fēng)機(jī)8 抽取大氣中的空氣送入到空氣加熱器14中加熱，加熱后的熱空氣經(jīng)過(guò) 布風(fēng)板5送到爐膛1中提供焙燒空氣。進(jìn)一步地，所述的鼓風(fēng)機(jī)8入口與循環(huán)風(fēng)機(jī)10出口連接，同時(shí)與 大氣相通，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)10從煙道中抽取一部分煙氣送到鼓風(fēng)機(jī)8 的入口，隨流化空氣一起進(jìn)入焙燒爐膛。進(jìn)一步地，在所述的底部落料管6下有回收槽7。進(jìn)一步地，所述的焙燒爐膛1的下面不同高度有4個(gè)以上的爐墻 落料口 4。本發(fā)明的技術(shù)方案是難選貧鐵礦由輸送機(jī)送到移動(dòng)床板式換熱器 脫除水分，經(jīng)過(guò)給料機(jī)進(jìn)入焙燒爐。燃料經(jīng)過(guò)輸送機(jī)送到爐前煤斗， 由給煤機(jī)送入焙燒爐膛。按照多元流態(tài)化理論和申請(qǐng)人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 煤顆粒與貧鐵礦石顆粒的粒度配比可以按照5mm: 2mm， 8mm: 4mm和10mm: 5腿。燃煤與鐵礦石的質(zhì)量配比從煤占5%到45%,取決于使用煤的性質(zhì)。 根據(jù)焙燒熱平衡，如果燃煤量不足以實(shí)現(xiàn)有效的不完全燃燒，則將一部分煙氣引回焙燒爐膛，以C02代替02實(shí)現(xiàn)還原氣氛。 本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1. 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，不需要造氣爐，用不完全燃燒產(chǎn)生一氧 化碳制造還原性氣氛，必要時(shí)引回部分煙氣調(diào)整焙燒爐膛氣 氛。2. 裝置可以全天候露天運(yùn)行，由于設(shè)置了移動(dòng)床板式換熱器，可 以清除礦石攜帶的超量水分，保證礦石給料器安全工作。3. 設(shè)計(jì)礦石粒度不超過(guò)5mm，極大地降低了磨礦能耗。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖，圖中焙燒爐膛l、礦石給料機(jī)2、 給煤機(jī)3、爐墻落料管4、布風(fēng)板5、底部落料管6、精礦回收槽7、 鼓風(fēng)機(jī)8、煙氣精礦分離器9、循環(huán)風(fēng)機(jī)IO、引風(fēng)機(jī)ll、高效氣固 分離器12、煙囪13、空氣加熱器14、水管煙氣降溫裝置15、給料 鼓風(fēng)機(jī)16 、給料布風(fēng)管17 、礦石加熱器18 、布沖牛斗19 。圖2是鐵礦石流化^f茲化焙燒爐主視圖，標(biāo)明了所有部件與焙 燒爐膛之間的位置關(guān)系。圖3是焙燒爐膛俯視截面圖，同時(shí)給出了各個(gè)風(fēng)機(jī)的相對(duì)位置。 下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施方式
如圖1，礦石進(jìn)入焙燒爐膛前的主要工作過(guò)程是破碎后的原礦經(jīng)布 料斗19進(jìn)入移動(dòng)床板式換熱器18吸收熱量， 一方面P爭(zhēng)低了煙氣溫度 回收部分能量。另一方面礦石吸熱后放出所含的水分，釋放的水分被 布風(fēng)管17送出的空氣帶走送到鼓風(fēng)機(jī)8的入口 ，保證被攜帶走的礦石細(xì)粉回到爐膛焙燒。移動(dòng)床板式換熱器18中的礦石依靠重力向下運(yùn)動(dòng)，來(lái)自布風(fēng)管的 空氣保持顆粒處于滑移狀態(tài)，形成連續(xù)的加熱過(guò)程，排除礦石中攜帶 的可以造成顆粒粘結(jié)水分。來(lái)自布風(fēng)管的空氣、緩慢下降的礦石粉體 與礦石通道一起組成移動(dòng)床與其兩側(cè)的高溫?zé)煔鈸Q熱形成移動(dòng)床板式 換熱器。進(jìn)入爐膛的固體礦石顆粒經(jīng)由以下通道離開(kāi)焙燒爐膛。第一條通 道經(jīng)由底部落料管6進(jìn)入精礦回收槽7,這是大顆粒礦石離開(kāi)焙燒爐膛 的主要通道。第二條通道經(jīng)由爐墻落料管4進(jìn)入精礦回收槽7。這是中 等顆粒礦石離開(kāi)焙燒爐膛的主要通道。由于不同顆粒礦石要求不同的 焙燒時(shí)間，爐墻落料管的數(shù)量根據(jù)礦石焙燒處理量和礦石破碎后的粒 度分布特征確定。第三條通道是穿越移動(dòng)床板式換熱器18、空氣加熱 器14、水管煙氣降溫裝置15進(jìn)入煙氣精礦分離器9。逃離煙氣精礦分 離器19的細(xì)粉精礦在高效氣固分離器12中分離出來(lái)。按照礦石顆粒 離開(kāi)焙燒過(guò)程的順序，焙燒好的精礦通過(guò)精礦回收槽7、煙氣精礦分離 器9和高效氣固分離器12收集。貧鐵礦在焙燒爐中的工作過(guò)程如下。經(jīng)由礦石給料機(jī)2進(jìn)入焙燒爐膛的礦分在流化床焙燒爐膛中迅即按 照顆粒度分層流化運(yùn)動(dòng)。按照選礦物理化學(xué)理論，貧鐵礦在570。C以上 以碳為還原介質(zhì)時(shí)可以發(fā)生三氧化二鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵的反應(yīng)。根 據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論和煤燃燒動(dòng)力學(xué)理論，為保持焙燒的連續(xù)性和 穩(wěn)定性，570。C可以認(rèn)為是節(jié)能工作的最低溫度。根據(jù)煤流化床燃燒經(jīng) 驗(yàn)，保持良好燃燒和良好環(huán)境效應(yīng)的燃煤流化床通常不高于IOO(TC溫 度工作。因此，流化床焙燒爐可以在570°C-1000。C之間工作，考慮到 運(yùn)行的穩(wěn)定性和焙燒效果以及鐵礦石和燃料中含有較高S元素的條件，工作溫度以800-850。C之間工作比較適宜。由于不同顆粒度礦石需要不 同的焙燒時(shí)間，除了在爐膛底部按照流化床燃燒要求布置落料管外， 沿著爐膛高度設(shè)置了多個(gè)爐墻落料管。流化床反應(yīng)器研究顯示，循環(huán) 流化床提升管中的流動(dòng)是環(huán)核流動(dòng)。即提升管中心的顆粒流動(dòng)是向上 的，而沿著邊壁的顆粒流動(dòng)是向下的。當(dāng)沿著器壁下降的顆粒遇到爐 墻上的開(kāi)口，其中一部分會(huì)進(jìn)入開(kāi)口中，特別是在爐膛傾斜部分。這 樣就有可能大致按照顆粒停留時(shí)間控制顆粒焙燒時(shí)間，保證良好的焙 燒效果。鐵礦石焙燒品質(zhì)在很大程度上取決于焙燒氣氛。按照焙燒氣氛要 求，形成還原性氣氛的途徑可以是還原性氣體，如氫氣、甲烷、 一氧 化碳等，也可以是以惰性氣體為主要成分，減少氧氣的體積份額。文 獻(xiàn)[l]表明，當(dāng)還原性氣體C0從6。/。降低到1%時(shí)，鐵礦石的品位降低不 足2%。而較高的CO需要造氣爐生成。C02是煤燃燒的主要產(chǎn)物，同時(shí) 也是抑制爐膛中氧氣含量有效成分。本設(shè)計(jì)將一部分燃燒產(chǎn)物C02引 回到焙燒爐膛，造成焙燒爐中氧氣的缺乏， 一方面形成缺氧燃燒，導(dǎo) 致碳燃燒的不完全，生成較多的一氧化碳。同時(shí)由于C02的大量進(jìn)入， 排擠掉應(yīng)該進(jìn)入焙燒爐膛的氧氣份額，形成還原性氣氛，強(qiáng)化焙燒效 果。為了強(qiáng)化焙燒效果并保證焙燒爐機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，采用了水管煙 氣降溫裝置和空氣加熱器。兩者的共同作用是降低煙氣溫度，加熱后 的熱水作為選礦的工藝用水，加熱后的空氣作為流化空氣使用，提高 焙燒效果。焙燒爐膛中是多元流態(tài)化體系，由于鐵礦石、燃料煤以及燃燒后生 成的煤灰和焙燒后的精鐵礦具有不同重度，所以這四種顆粒的比重、 顆粒形貌、顆粒度、顆粒篩分范圍都將極大地影響流態(tài)化焙燒效果。為實(shí)現(xiàn)良好的多元體系流態(tài)化運(yùn)行必須按照多元流態(tài)化理論和實(shí) 驗(yàn)研究數(shù)據(jù)處理好比重、顆粒度、篩分范圍和顆粒形貌之間的關(guān)系。圖2是焙燒爐膛垂直剖面圖，圖中給出了爐墻落料管管口標(biāo)高，分左 右兩個(gè)側(cè)墻交4晉布置。標(biāo)高分別是6. 0m、 6. 8m、 7. 6m和8. 2m。落料口 中心線距離爐膛中心線距離200mm。圖3是焙燒爐膛俯視截面圖，同時(shí)給出了各個(gè)風(fēng)機(jī)的相對(duì)位置。爐膛 截面為正方形，外墻邊長(zhǎng)4. 16m，內(nèi)墻邊長(zhǎng)3. 16m。鼓風(fēng)才幾采用9-19 型高壓風(fēng)機(jī)，循環(huán)風(fēng)機(jī)為5-47型，引風(fēng)機(jī)為4-18型高壓引風(fēng)機(jī)。羅 茨風(fēng)機(jī)為3L52WD型。 具體參數(shù)如下鐵礦石流化床f茲化焙燒爐日處理礦石量100t/d的鐵礦石流化床》茲化 焙燒爐USTB-IOO，爐膛為矩形截面。鐵礦石為難選鮞狀赤4失礦，設(shè)計(jì) 焙燒煤種為淮南煙煤。爐膛有效截面—10m2,爐膛高度10. 5m;布風(fēng)板 上設(shè)有底部落料管1根，左右側(cè)墻布風(fēng)板以上4m高度范圍內(nèi)設(shè)有4個(gè) 爐墻落料管。設(shè)計(jì)運(yùn)行風(fēng)速2. 5-3m/s,運(yùn)行焙燒溫度700-900°C。 爐膛設(shè)置爐門(mén)1個(gè)、防暴門(mén)1個(gè)、螺旋給料機(jī)2個(gè)(給料機(jī)和給煤機(jī))、 測(cè)點(diǎn)和取才羊點(diǎn)若干。爐墻為重型爐墻。移動(dòng)床板式換熱器由4個(gè)礦石通道和5個(gè)煙氣通道組成，煙氣通道 為3回程(2次180度轉(zhuǎn)彎)；礦石通道高3. 5m貫穿矩形通道，在其下 沿、下沿向上lm、 2m處分別設(shè)置開(kāi)孔率4%的布風(fēng)管，共12根，由羅 茨風(fēng)機(jī)作為風(fēng)源。水管煙氣降溫裝置為錯(cuò)列管束換熱器(與鍋爐管式省煤器結(jié)構(gòu)相同)， 有效管根數(shù)180根，垂直沖刷。煙氣精礦分離器采用沖激水浴除塵器CCJ-IO型氣固分離器，運(yùn)行阻 力不超過(guò)1600Pa，氣固分離效率99. 9%。高效氣固分離裝置由于CCJ除塵器已經(jīng)具有很高的氣固分離能力，本實(shí)施例中的高效氣固分離裝置實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)煙氣脫水裝置。實(shí)施效果原礦品位32%-40%還原條件用循環(huán)風(fēng)機(jī)將部分煙氣引回爐膛調(diào)節(jié)爐膛氣氛，爐膛出口 控制C0含量2%。精礦品位60%_64°/。，回收率不^氐于75%。
權(quán)利要求
1.一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，包括焙燒爐膛(1)、礦石給料機(jī)(2)、給煤裝置(3)、底部落料管(6)、礦石布料斗(19)和回收槽(7)，鐵礦石由礦石給料機(jī)(2)進(jìn)入焙燒爐膛(1)，其特征是所述焙燒爐膛(1)通過(guò)煙氣出口與移動(dòng)床板式換熱器(18)連接，移動(dòng)床板式換熱器(18)上端與礦石布料斗(19)銜接，移動(dòng)床板式換熱器(18)由若干條平板通道構(gòu)成，形成礦石通道與煙氣通道相間的板式換熱器，每條平板礦石通道中設(shè)置若干層給料布風(fēng)管(17)與給料鼓風(fēng)機(jī)(16)連接，煙氣經(jīng)過(guò)水管進(jìn)入煙氣降溫裝置15與水換熱后進(jìn)入空氣加熱器(14)將冷空氣加熱，然后通過(guò)引風(fēng)機(jī)11進(jìn)入煙囪13排到大氣。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其特征 是在所述的空氣加熱器(14)下端連接煙氣精礦分離器(9)進(jìn)行 氣固分離，煙氣精礦分離器(9)經(jīng)高效氣固分離器(12)與引風(fēng)機(jī) (ll)相連。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其特征 是在所述的空氣加熱器(14)的一端接鼓風(fēng)機(jī)(8),鼓風(fēng)機(jī)(8)抽取 大氣中的空氣送入到空氣加熱器(14)中加熱，加熱后的熱空氣 經(jīng)過(guò)布風(fēng)板(5)送到爐膛(1)中提供焙燒空氣。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其特征 是在所述的鼓風(fēng)機(jī)(8)入口與循環(huán)風(fēng)機(jī)(10)出口連接，同時(shí)與大 氣相通，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)(10)從煙道中抽取一部分煙氣送到鼓 風(fēng)機(jī)(8)的入口，隨流化空氣一起進(jìn)入焙燒爐膛。
5. 如權(quán)利要求1, 4所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其 特征是在所述的底部落料管(6)下有回收槽(7)。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，其特征 是在所述的焙燒爐膛(l)的下面不同高度有(4)個(gè)以上的爐墻落 料口 4。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鐵礦石流化床磁化焙燒裝置，包括焙燒爐膛(1)、礦石給料機(jī)(2)、給煤裝置(3)、底部落料管(6)、礦石布料斗(19)和回收槽(7)，鐵礦石由礦石給料機(jī)(2)進(jìn)入焙燒爐膛(1)，焙燒爐膛(1)通過(guò)煙氣出口與移動(dòng)床板式換熱器(18)連接，移動(dòng)床板式換熱器(18)上端與礦石布料斗(19)銜接，移動(dòng)床板式換熱器(18)由若干條平板通道構(gòu)成，形成礦石通道與煙氣通道相間的板式換熱器，每條平板礦石通道中設(shè)置若干層給料布風(fēng)管(17)與給料鼓風(fēng)機(jī)(16)連接，煙氣經(jīng)過(guò)水管進(jìn)入煙氣降溫裝置(15)與水換熱后進(jìn)入空氣加熱器(14)將冷空氣加熱，然后通過(guò)引風(fēng)機(jī)(11)進(jìn)入煙囪(13)排到大氣。本發(fā)明主要用于難選氧化鐵礦石的流化床焙燒，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，不需要造氣爐，裝置可以全天候露天運(yùn)行。
文檔編號(hào)C22B1/10GK101215631SQ20071030453
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者劉伯謙 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)