[发明专利]一种焦炉气磁化赤铁矿生产天然气的方法

说明书

技术领域

本发明与赤铁矿的选别方法有关，还与合成天然气（SNG）有关；更详而言，是利用焦炉煤气还原磁化难选低品位赤铁矿，同时联产富甲烷燃气的一种焦炉气磁化赤铁矿联产天然气的方法。

背景技术

世界铁矿石储量主要集中在乌克兰、俄罗斯、中国、澳大利亚和巴西，五国储量之和占全球总储量的72%。中国铁矿石储量尽管很大，仅次于乌克兰与俄罗斯，位居第三，但贫矿多、富矿少，平均品位仅为33%，比世界平均品位低10%以上，且较难选别的低品位赤铁矿占比近1/4。

中国为全球第一钢铁大国，但铁矿石自给率逐年下降，对外依从度逐年增加，每年一半以上的铁矿石依赖进口。因此，国外公司对出口我国的铁矿石逐年大幅度提价，致使我国钢铁企业利润空间大幅度降低，经营极为困难，已成为国外铁矿石供应商的利润搬运工。

赤铁矿属弱磁性铁矿石，品位相对较低，且部分为鲕状结构，常规选别方法很难满足高炉冶炼对矿石成分的要求。基于此，国内外研究人员对赤铁矿选别进行了大量研究。鲕状赤铁矿的研究包括：脱磷、脱硅、脱硫、反浮选、选择性聚团-反浮选、高梯度磁选、直接还原法、酸浸、氯化焙烧-酸浸工艺等，但成功富集的报道很少[张锦瑞、胡力可等。难选鲕状赤铁矿的研究利用现状及展望，中国矿业，2007，16(7):74-76]。陈述文等采用固定床法和流化床法，对赤铁矿采用回转窑进行直接还原磁选试验，研究表明：1）直接还原赤铁矿设备以外热回转窑为好；2）无烟煤作还原剂较烟煤好；3）采用固定床或外加热回转窑还原产品，经弱磁选分离，可获得较好的分离指标[陈述文，曾永振，陈启平。贵州赫章鲕状赤铁矿直接还原磁选实验研究。金属矿山，1997，(11):13-16,3]。这些研究具体可分为两类：一类是改进选矿工艺，如超细磨矿、磁选、浮选与反浮选；二类是采用化学还原使赤铁矿磁化以实现经济选别。前者或不能得到60%以上的高品位铁精矿，或脱除有害杂质硫、磷、硅等效果差，或过程复杂导致经济性差；后者多采用固体碳还原磁化，由于操作温度高，多在1000^oC左右，存在能耗高、设备材质与加工难度大、投资高、还原后物料烧结增加二次磨料成本等缺点。

综上所述，如何对国内储量丰富的难选赤铁矿实现经济选别，对我国钢铁企业摆脱对国外铁矿石的过度依赖，获得市场的定价权具有重要现实意义。

依托丰富的焦煤资源，经过多年建设，山西已成为全国最大的焦炭生产基地。目前，全省焦化产能约为1.2亿吨，产能集中度高，主要分布在吕梁、晋中、长治、太原、临汾、运城。这些地市焦化规模大，产能均超过1000万吨/年，聚集了全省焦化总产能的94.25%，每个地市年外排的焦炉煤气均超过20亿Nm³，为规模利用焦炉煤气奠定了基础。

近年来，国内一些单位对焦炉煤气综合利用进行了大量研究，也形成不少应用技术，主要有：直接作为工业燃料，作为生产合成氨/甲醇等化学品的原料，生产炭黑，生产富甲烷人工燃气（SNG）。以焦炉煤气生产SNG的方法，可大致分为两类，一类是采用物理分离（变压吸附、低温冷冻）生产SNG（ZL 2006 1 0102036.6 一种采用物理方法分离焦炉气生产液化天然气的方法；ZL 2006 1 0102038.5 一种用深度冷冻从焦炉气中生产液化天然气的方法）；另一类是对焦炉煤气实施甲烷化生产SNG。以上方法均需首先对焦炉煤气进行深度净化，预处理流程长，设备投资高，运行费用大，导致所生产的SNG因成本高竞争力弱。

发明内容

基于上述现有技术存在的不足，本发明利用焦炉煤气中所含近70%的（CO+H₂）在较低温度下实现对赤铁矿的还原磁化，磁化后的铁矿便于选别，且焦炉煤气由于（CO+H₂）被消耗后甲烷得以富集得到人工燃气。该发明工艺路线简单，将焦炉煤气资源化利用，节能环保，提供了一种焦炉气磁化赤铁矿生产天然气的方法。

本发明所提供的一种焦炉气磁化赤铁矿生产天然气的方法，其所述方法是将粒度为≤2mm的赤铁矿粉加入带有搅拌的反应器中，升温后通入焦炉煤气进行反应：焦炉煤气经磁化反应后，经脱碳脱水后制得天然气；赤铁矿粉中非/弱磁性Fe₂O₃还原为磁性Fe₃O₄，再将反应磁化后的矿粉进行直接制浆或者湿磨制浆，后进入磁选机选别，磁性矿物脱水，即制得含铁精矿，其具体方法按下列步骤进行：

（1）将赤铁矿破碎至≤2mm，后加入搅拌反应器中；