[发明专利]一种煤炭气化－贫铁矿磁化焙烧耦合工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭气化-贫铁矿磁化焙烧耦合工艺及装置，属化工、冶金领域。

背景技术

钢铁行业是国民经济的支柱性产业，支撑着汽车、建筑、交通、机电等众多重要产业。随着我国经济的快速发展，对铁矿石的需求大幅攀升，当前国内铁矿石的产量已难以满足生产需求，每年需要进口大量的铁矿石(如2005年我国共进口铁矿石约2.7亿吨)。近年来国际铁矿石价格大幅攀升，铁矿石进口国际形势不容乐观，已危及我国铁矿石供应的安全。

截至2002年底，全国铁矿石储量为118.36亿吨，基础储量213亿吨，资源储量365亿吨(与此相比，我国目前主要的铁矿石进口国澳大利亚、巴西和印度的铁矿石同期储量分别为180亿吨、78亿吨和28亿吨)。虽然我国铁矿储量不少，但铁矿石的平均品位仅为33％，比目前世界铁矿石供应大国平均品位约低20％。我国铁矿成因类型多、成矿条件复杂，磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿常常共生在一起，脉石矿物也比较复杂，不仅有石英，还有透辉石、透闪石、石榴子石、碧玉等含铁硅酸盐矿物。已探明的储量中，97％为贫矿，品位大于50％的“富矿”仅占探明资源总量的2.7％。这些低品位铁矿中有一半属于弱磁性难选贫矿。为了利用这些铁矿，往往采用浮选、重选或强磁选等多种方法进行处理。但是浮选不能有效处理脉石成分复杂、物化性质和赤铁矿石相近的低品位铁矿，重选也不能有效处理细粒度的粉状低品位铁矿，使用强磁选的方法也不能将赤铁矿和脉石矿物有效分离。所以，尽管采用了复杂的选矿工艺、多段分选，但因原矿品质差，不仅难以得到高品质的铁精矿，而且还会产生大量的尾矿，导致选矿总回收率低。对上述铁矿石进行还原磁化焙烧，可将弱磁性的贫铁矿转变成强磁性的铁矿石，简化后续选矿工艺，提高磁选效率和铁回收率，是弱磁性贫铁矿品位提升的重要技术手段。

铁矿石磁化焙烧技术研发可追溯到上世纪初，采用的焙烧反应器主要包括竖炉、回转窑、流化床(沸腾炉)等。由于流化床内气固接触状态好，焙烧过程中传热、传质效率都远高于竖炉和回转窑，是进行铁矿石磁化焙烧的理想反应器。国内外已对流化床反应器铁矿石磁化焙烧进行过不少研究，如英国专利GB 1008938提出通过过程设计降低磁化焙烧过程能耗，其设计了4个流化床反应器，铁矿石在第一个反应器内脱水、在第二个反应器内完成焙烧、第三个反应器进行还原、第四个反应器进行热量回收，还原介质采用汽油。我国在上世纪六十年代，曾经由中国科学院化工冶金研究所(现中国科学院过程工程研究所)与马鞍山矿山研究院共同建造了我国第一座100吨/天流态化磁化焙烧中试系统，采用煤气作还原介质，先后对鞍山赤铁矿、南京凤凰山赤铁矿、酒泉菱铁矿、镜铁矿、河北宣化鲕状铁矿、包头白云鄂博含稀土金属矿等进行磁化焙烧-磁选研究，可获得含Fe 60～65％的铁精矿，铁回收率最高可达90～94％。70年度以后，马鞍山矿山研究院使用4吨/天的流态化焙烧炉(沸腾炉)，将粉煤直接喷入沸腾炉内作为还原剂，对黄铁矿烧渣和贫铁矿石进行了多次磁化焙烧试验，均获得了很好的效果。中国发明专利申请200510019917.7提出了一种“难选氧化铁矿石的旋流悬浮闪速磁化焙烧-磁选方法，使磨细了的铁矿石在微负压条件下、弱还原性气氛(CO含量＜15％)、600-850℃下处于旋流悬浮状态(流态化)实现还原，整个反应时间小于100s即可完成。中国发明专利申请200410041935.0提出了一种“循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法”，将预处理矿石和原料煤加入循环流化床焙烧段，通入空气使煤进行不完全燃烧产生还原性气氛，提供矿石的还原焙烧所需还原性气氛。