本發(fā)明屬于固廢資源利用和鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備及其使用方法。

背景技術(shù)：

粉煤灰是燃煤電廠排放的固體廢棄物。據(jù)統(tǒng)計，每燃燒1噸煤就能產(chǎn)生100～300kg的粉煤灰。粉煤灰堆存不僅占用大量耕地，消耗大量沖灰用水，而且粉煤灰的二次揚塵對環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。煤炭中含有黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦、砷黃鐵礦、菱鐵礦、石膏等礦物，在煤粉燃燒過程中這些礦物受到1450℃左右的高溫而發(fā)生分解和轉(zhuǎn)變，進(jìn)入到粉煤灰中的鐵主要以赤鐵礦、磁鐵礦和硅酸鐵的形式存在。粉煤灰中鐵品位一般為7～15%，可采用簡單的磁選方法進(jìn)行選鐵。

目前，我國幾乎所有的Fe₂O₃都是從鐵礦石中提取的，雖然我國鐵礦石儲量較大，但已探明的優(yōu)質(zhì)鐵礦石儲量有限，大部分是難選低品位鐵礦石，如果能將粉煤灰中的Fe₂O₃以高效、低耗的形式加以利用，不但能緩解社會快速發(fā)展對Fe₂O₃的需求量，解決粉煤灰對土地占用和環(huán)境污染的問題，而且可減少對鐵礦石資源的開采，使粉煤灰成為一種廉價的再生資源。

煤粉在燃燒過程中，開始燃燒時氣化溫度較低的揮發(fā)分首先從礦物質(zhì)與固定碳之間的縫隙逸出，使粉煤灰變?yōu)槎嗫仔蕴剂?，此時煤灰及顆粒的狀態(tài)基本保持原煤粉的不規(guī)則碎屑狀，但其孔洞較多其比表面積很大。隨著煤粉中多孔碳粒有機(jī)質(zhì)的完全燃燒和溫度升高，其中的礦物質(zhì)將脫水、氧化、分解成無機(jī)氧化物，煤灰顆粒變?yōu)槎嗫椎牟Ａw，盡管其形態(tài)大體上仍維持與多孔碳粒相同，但其比表面積明顯小于多孔碳粒。隨著煤粉的進(jìn)一步燃燒，多孔玻璃體逐漸熔融收縮形成顆粒，其孔隙率不斷降低，顆粒圓度不斷提高，粒徑不斷變小，最終由多孔玻璃體轉(zhuǎn)變?yōu)橐涣捷^小、密度較高的密實球體，顆粒比表面積下降到最小。

粉煤灰的組成及性質(zhì)：（1）粉煤灰中主要氧化物有：SiO₂、AI₂0₃、FeO+Fe₂0₃、CaO、MgO、Ti0₂、Na₂0、K₂0、S0₃、Mn0₂等，此外還有P₂0₅等。（2）粉煤灰是玻璃體、結(jié)晶體及少量未燃碳粒組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)混合體，其中玻璃體包括形狀不規(guī)則孔隙少的小顆粒、疏松多孔且形狀不規(guī)則的玻璃球、光滑的球體形玻璃體粒子等。一般晶體礦物為莫來石、石英、氧化鎂、磁鐵礦、無水石膏及生石灰等，非晶體礦物為不定型碳、玻璃體和次生褐鐵礦等，其中玻璃體含量占50%以上。（3）粉煤灰在1200～1500℃的爐膛中，煤粉呈懸浮狀態(tài)燃燒時燃煤中絕大部分可燃物在爐內(nèi)燃盡，其中不燃物主要以灰分形式混雜在高溫?zé)煔庵?，這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融，同時由于表面張力的作用形成大量細(xì)小的球形顆粒，隨著煙氣溫度的降低，部分熔融的細(xì)粒受到冷卻呈玻璃體狀，并在煙氣排入大氣之前被分離收集，并以干排的方式進(jìn)行排放。

目前，粉煤灰的選鐵工藝分為濕式和干式兩種。粉煤灰濕式磁選工藝主要利用粉煤灰中各顆粒的磁性和密度不同加以分選，其選鐵方法有濕式磁選法、濕式重選法和干式磁選法等。（1）粉煤灰濕式磁選法的生產(chǎn)工藝是：當(dāng)灰水混合物通過永磁磁選機(jī)時，粉煤灰中含鐵磁性顆粒受到磁場作用被吸附到轉(zhuǎn)鼓上并隨之轉(zhuǎn)動，磁性物料離開磁場后與轉(zhuǎn)鼓分離并被水沖入到鐵礦物中，而其他顆粒隨灰水一起排出。一般當(dāng)粉煤灰中鐵含量大于5%時，采用一級或兩級磁選就可獲得較高產(chǎn)率及品位的鐵精礦。（2）粉煤灰濕式重選法的生產(chǎn)工藝是：灰水混合物采用濕式搖床和螺旋流槽等重選設(shè)備將鐵氧化物從粉煤灰中分離出來。一般為提高鐵精礦品位，采用濕式重選與磁選相結(jié)合的方法。（3）粉煤灰干式磁選法的生產(chǎn)工藝是：利用電和永磁體產(chǎn)生較強(qiáng)的背景磁場，同時通過聚磁介質(zhì)產(chǎn)生較高的磁場梯度，使其對粉煤灰中磁性顆粒的捕集能力增強(qiáng)，從而達(dá)到粉煤灰中磁性物料分離的目的。

粉煤灰干式磁選工藝具有流程較短、耗水量較少、生產(chǎn)成本較低的特點，但由于粉煤灰的粒度較細(xì)，磁選過程中所選的磁性物質(zhì)中往往含有一定量的非磁性物質(zhì)，使一次干式磁選得到的鐵精礦品位較低，不能滿足高爐冶煉的生產(chǎn)需要。目前，國內(nèi)為提高粉煤灰選鐵的回收率，普遍采用濕式磁選工藝，其存在的問題是：粉煤灰濕式磁選后得到含水量較高的低鐵粉煤灰，使粉煤灰的利用范圍減小，同時粉煤灰濕式磁選的水處理工藝復(fù)雜和生產(chǎn)成本較高，限制了這種方法的應(yīng)用。

本發(fā)明在國內(nèi)外對粉煤灰提鐵技術(shù)研究及利用的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高粉煤灰磁選后得到鐵精礦的品位、降低Si0₂含量，提出了一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵方法，其生產(chǎn)的產(chǎn)品可滿足煉鐵高爐生產(chǎn)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種自動化程度高、便于操作、篩選效果好的一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備及其使用方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備，其特征在于包括一次干式磁選機(jī)構(gòu)和二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵機(jī)構(gòu)，所述一次干式磁選機(jī)構(gòu)包括螺旋磁選器、驅(qū)動電機(jī)和傳動齒輪，螺旋磁選器內(nèi)設(shè)置螺旋磁選管、螺旋輸送管、一段粗精礦出料管和一段低鐵粉煤灰卸料管；所述二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵機(jī)構(gòu)包括一段粗精礦料斗、旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器、磁系旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)磁系、霧化超細(xì)粉輸入管、磁性物感應(yīng)卸料輥、二段磁性細(xì)精礦出料管；一段低鐵粉煤灰卸料管與一段粗精礦料斗連通。

所述螺旋磁選器內(nèi)的螺旋磁選管和螺旋輸送管并列布設(shè)，螺旋磁選管位于螺旋輸送管上方，螺旋磁選管和螺旋輸送管螺旋葉片旋向相反。

所述霧化超細(xì)粉輸入管分別與細(xì)粉負(fù)壓式回收器和細(xì)粉料沉降管連接。

所述旋轉(zhuǎn)磁系由多組磁塊組成，多組磁塊等間距排布呈環(huán)形，磁系旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)磁系轉(zhuǎn)動。

所述螺旋磁選管的磁場強(qiáng)度為1500～1800 Oe；旋轉(zhuǎn)磁系的磁場強(qiáng)度為1000～1200 Oe，旋轉(zhuǎn)磁系的磁塊的材質(zhì)為釹鐵硼N40 NdFeB。

所述螺旋磁選器與粉煤灰輸送主管連接，粉煤灰輸送主管與粉煤灰輸送切換支管連接，粉煤灰輸送切換支管與一段低鐵粉煤灰卸料管連接，粉煤灰輸送主管上設(shè)有主管切換閥門，粉煤灰輸送切換支管設(shè)有支管切換閥門。

一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備的使用方法，其特征在于包括如下步驟：

A、粉煤灰導(dǎo)入

選鐵工作時，打開主管切換閥門3關(guān)閉支管切換閥門4，粉煤灰通過輸送主管1導(dǎo)入一次干式磁選機(jī)構(gòu)；

B、一次干式磁選

粉煤灰先經(jīng)過螺旋磁選器篩分出一段粗精礦和低鐵粉煤灰，低鐵粉煤灰由一段低鐵粉煤灰卸料管卸料，一段粗精礦由一段粗精礦出料管導(dǎo)入下級設(shè)備磁選；

C、二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵

一段粗精礦經(jīng)過一段粗精礦料斗導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器形成霧化細(xì)粉流，霧化細(xì)粉流在旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器和細(xì)粉負(fù)壓式回收器的作用下沿霧化超細(xì)粉輸入管流動，霧化細(xì)粉流流動中經(jīng)過旋轉(zhuǎn)磁系磁選形成二段磁性細(xì)精礦和細(xì)粉料，通過二段磁性細(xì)精礦出料管收集二段磁性細(xì)精礦；

D、粉煤灰導(dǎo)出

選鐵結(jié)束時，關(guān)閉主管切換閥門打開支管切換閥門，粉煤灰通過粉煤灰輸送切換支管導(dǎo)出不再進(jìn)入一次干式磁選機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明根據(jù)粉煤灰采用傳統(tǒng)磁選設(shè)備進(jìn)行一級或兩級干式選鐵時，細(xì)小顆粒的粉煤灰在顆粒之間由于磁團(tuán)聚力、靜電力和其他原因（如濕度）等造成磁性顆粒與非磁性顆粒的裹料現(xiàn)象較為嚴(yán)重，使磁選的鐵精礦品位較低。但當(dāng)粉煤灰選鐵采用濕式磁選方法時，存在著灰漿量大、耗水量大、水處理設(shè)備復(fù)雜的問題，針對電廠產(chǎn)生的粉煤灰粒度較細(xì)，顆粒呈表面光滑的球形，鐵主要以Fe₃0₄、Fe₂0₃和硅酸鐵等形式存在的情況，為降低粉煤灰選鐵工藝的耗水量、降低選鐵成本、提高鐵精礦品位，本發(fā)明改變傳統(tǒng)方法采用全新的粉煤灰選鐵工藝：粉煤灰經(jīng)一次干選機(jī)干選后，為提高鐵精礦的品位，對于干選后得到的粗精礦采用二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵，通過霧化、旋轉(zhuǎn)磁選的方式不再使用水處理。

本發(fā)明對粉煤灰經(jīng)過一次干式磁選拋出大部分干式低鐵粉煤灰后，得到鐵品位為35～45%的粗精礦，粗精礦再經(jīng)過二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵裝置拋除一部分低鐵粉煤灰后，可得到滿足高爐使用要求、鐵品位為50～53%的鐵精礦。

粉煤灰選鐵采用磁風(fēng)聯(lián)合方法時，一次干式磁選機(jī)為提高金屬回收率其磁場強(qiáng)度選擇為1500～1800 Oe。二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵裝置為提高鐵精礦品位其磁場強(qiáng)度選擇為1000～1200 Oe。二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵后得到的二次低鐵粉煤灰再輸送到原粉煤灰管線進(jìn)行輸送。

粉煤灰從一次干式磁選機(jī)的上方加入，粉煤灰在螺旋磁選管旋轉(zhuǎn)過程中，磁性物料隨著螺旋磁選管旋轉(zhuǎn)進(jìn)行水平移動，磁性物料移動過程中其夾的非磁性物料被逐漸分離，分離后的非磁性物料下落到螺旋輸送管中被輸送到磁選后粉煤灰的出口進(jìn)行排放，而磁性物料輸送到粗精礦的出口，可得到品位較高的粗精礦。

粉煤灰磁風(fēng)選鐵方法是以空氣為分選霧化介質(zhì)，根據(jù)球形顆粒粉煤灰表面較為光滑，顆粒之間的粘結(jié)力較小，粉煤灰中含鐵礦物密度較大、顆粒細(xì)小，球形粒度粉煤灰的重量比表面積較小，顆粒對風(fēng)力的敏感性較小，在氣流、機(jī)械振動力和磁性的作用下，可使粉煤灰按密度和磁性不同進(jìn)行礦物分離。

本發(fā)明的磁風(fēng)聯(lián)合選鐵裝置所用的粉煤灰，從干灰輸送管道中或灰?guī)炻浠彝仓兄苯舆x取，即在輸送管道或落灰筒中串聯(lián)磁風(fēng)聯(lián)合選鐵裝置，將粉煤灰中的鐵粉提取出來，收集到指定位置，磁選后的粉煤灰仍然回到原輸送管道或落灰筒中繼續(xù)進(jìn)行輸送。

本發(fā)明根據(jù)燃煤電廠或蒸汽鍋爐生產(chǎn)過程中排灰的連續(xù)性，為使在粉煤灰選鐵設(shè)備檢修或發(fā)生故障時，燃煤電廠或蒸汽鍋爐的排灰能連續(xù)輸送，在原粉煤灰輸送管線上設(shè)置旁路切換管道。當(dāng)粉煤灰選鐵裝置正常運行時，通過切換閥門切斷支管，使粉煤灰通過選鐵裝置進(jìn)行磁選，磁選后的低鐵粉煤灰再輸送到原粉煤灰管線進(jìn)行輸送。但當(dāng)粉煤灰選鐵裝置停止使用時，通過切換閥門切斷選鐵裝置入口管道，使粉煤灰直接通過支管進(jìn)行輸送。

綜上所述本發(fā)明具有以下幾點有益效果：

1、本發(fā)明采用磁風(fēng)聯(lián)合選鐵方法，可使粉煤灰中的鐵氧化物與無磁粉煤灰得到充分的分離，提高了鐵精礦的品位與金屬回收率。

2、本發(fā)明采用磁風(fēng)聯(lián)合選鐵方法，具有磁場強(qiáng)度高、梯度大、節(jié)約激磁能耗、處理能力大的特點。

3、本方法采用的粉煤灰選鐵與礦山相比，不需要開礦、破碎和球磨等工藝，具有生產(chǎn)流程簡單、投資少、節(jié)約人力等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明工藝流程圖。

圖中：粉煤灰輸送主管1、粉煤灰輸送切換支管2、主管切換閥門3、支管切換閥門4、螺旋磁選器5、螺旋磁選管6、螺旋輸送管7、驅(qū)動電機(jī)8、傳動齒輪9、一段粗精礦出料管10、一段低鐵粉煤灰卸料管11、一段粗精礦料斗12、電磁振動器13、旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器14、磁系旋轉(zhuǎn)電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)磁系16、霧化超細(xì)粉輸入管17、細(xì)粉負(fù)壓式回收器18、細(xì)粉料沉降管19、磁性物感應(yīng)卸料輥20、二段磁性細(xì)精礦出料管21。

具體實施方式

一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備，其特征在于包括一次干式磁選機(jī)構(gòu)和二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵機(jī)構(gòu)，所述一次干式磁選機(jī)構(gòu)包括螺旋磁選器5、驅(qū)動電機(jī)8和傳動齒輪9，螺旋磁選器5內(nèi)設(shè)置螺旋磁選管6、螺旋輸送管7、一段粗精礦出料管10和一段低鐵粉煤灰卸料管11；所述二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵機(jī)構(gòu)包括一段粗精礦料斗12、旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器14、磁系旋轉(zhuǎn)電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)磁系16、霧化超細(xì)粉輸入管17、磁性物感應(yīng)卸料輥20、二段磁性細(xì)精礦出料管21；一段低鐵粉煤灰卸料管11與一段粗精礦料斗12連通。

所述螺旋磁選器5內(nèi)的螺旋磁選管6和螺旋輸送管7并列布設(shè)，螺旋磁選管6位于螺旋輸送管7上方，螺旋磁選管6和螺旋輸送管7螺旋葉片旋向相反。所述霧化超細(xì)粉輸入管17分別與細(xì)粉負(fù)壓式回收器18和細(xì)粉料沉降管19連接。所述旋轉(zhuǎn)磁系16由多組磁塊組成，多組磁塊等間距排布呈環(huán)形，磁系旋轉(zhuǎn)電機(jī)15帶動旋轉(zhuǎn)磁系16轉(zhuǎn)動。所述螺旋磁選管6的磁場強(qiáng)度為1500～1800 Oe；旋轉(zhuǎn)磁系16的磁場強(qiáng)度為1000～1200 Oe，旋轉(zhuǎn)磁系16的磁塊的材質(zhì)為釹鐵硼N40 NdFeB。所述螺旋磁選器5與粉煤灰輸送主管1連接，粉煤灰輸送主管1與粉煤灰輸送切換支管2連接，粉煤灰輸送切換支管2與一段低鐵粉煤灰卸料管11連接，粉煤灰輸送主管1上設(shè)有主管切換閥門3，粉煤灰輸送切換支管2設(shè)有支管切換閥門4。

一種粉煤灰磁風(fēng)聯(lián)合選鐵設(shè)備的使用方法，包括如下步驟：

A、粉煤灰導(dǎo)入

粉煤灰選用熱電廠鍋爐或蒸汽鍋爐產(chǎn)生的粉煤灰，其粒度為-200目占70～80%，鐵品位為7～15%、Si0₂含量45～50%、A1₂0₃含量20～25%、CaO含量2～5%、碳粒含量1～3%的灰種。鐵工作時，打開主管切換閥門3關(guān)閉支管切換閥門4，粉煤灰通過輸送主管1導(dǎo)入一次干式磁選機(jī)構(gòu)；

B、一次干式磁選

粉煤灰先經(jīng)過螺旋磁選器5篩分出一段粗精礦和低鐵粉煤灰，低鐵粉煤灰由一段低鐵粉煤灰卸料管11卸料，一段粗精礦由一段粗精礦出料管10導(dǎo)入下級設(shè)備磁選；得到鐵品位為35～45%的一次粗精礦和一次低鐵粉煤灰。

C、二次磁風(fēng)聯(lián)合選鐵

一段粗精礦經(jīng)過一段粗精礦料斗12導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器14形成霧化細(xì)粉流，霧化細(xì)粉流在旋轉(zhuǎn)式超細(xì)粉霧化器14和細(xì)粉負(fù)壓式回收器18的作用下沿霧化超細(xì)粉輸入管17流動，霧化細(xì)粉流流動中經(jīng)過旋轉(zhuǎn)磁系16磁選形成二段磁性細(xì)精礦和細(xì)粉料，通過二段磁性細(xì)精礦出料管21收集二段磁性細(xì)精礦；二段磁性細(xì)精礦的鐵品位可達(dá)50～53%。

D、粉煤灰導(dǎo)出

選鐵結(jié)束時，關(guān)閉主管切換閥門3打開支管切換閥門4，粉煤灰通過粉煤灰輸送切換支管2導(dǎo)出不再進(jìn)入一次干式磁選機(jī)構(gòu)。