[发明专利]静态深度还原磁化铁矿石的工艺系统及利用该系统深度还原磁化铁矿石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿石还原的工艺系统及方法，尤其涉及一种铁矿石还原磁化的工艺系统和方法。

背景技术

我国的铁矿资源较为丰富，查明资源储量达700亿吨以上，但多数品质较差，多为“贫”、“细”、“杂”矿；其中18%为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和混合铁矿石，目前常用的选矿技术不能充分利用此类矿石，虽经多次强（弱）磁、浮选，铁精矿品位和回收率均难以提高，因此，此类矿石除少数矿区被开采利用外，多数矿区目前未进行开发利用。我国国民经济的快速发展，拉动了我国钢铁工业的持续高增长，由此带动了铁矿石消耗量的急剧增加，经济的发展迫切需要依靠技术进步最大限度地利用我国有限的铁矿资源，尤其是高效开发利用上述复杂难处理以及虽能利用但质量和利用率较低的铁矿资源，以提高我国自产铁矿资源的市场占有率。

目前，处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和其共生矿的最有效方法是先对此类矿石进行磁化焙烧，将矿石中弱磁性的Fe₂O₃、FeCO₃转化为强磁性的Fe₃O₄，然后进行弱磁选。现有的焙烧方法主要是：竖炉焙烧、回转窑焙烧、闪速炉焙烧、流态化炉焙烧和微波炉焙烧。竖炉焙烧用于处理15mm～75mm的块矿；由于原料粒度大，焙烧时间要求较长，且只适用于块矿，制约了其推广应用。回转窑焙烧用于处理0～25mm的矿石，矿石粒度虽比竖炉小，但要求焙烧时间在1h以上，且回转窑焙烧过程的操控难度较大。流态化炉焙烧用于处理0～3mm的矿石，焙烧效率较高，但其烟气处理难，焙烧能耗较高。闪速炉焙烧用于处理1mm以下的粉矿，能快速完成焙烧，由于物料在焙烧炉中反应时间短，可能造成焙烧不完全，对焙烧时间要求较长的矿石，不能采用此方法，且原矿需要制粉，增加了磨矿成本。微波炉焙烧用于处理0～3mm矿石，该方法能耗低、生产环境清洁，但由于需要采用二次能源、装置难以大型化等原因，目前未能在铁矿石这种产量大、附加值低的生产中使用。

开发一种节能环保、适应性更强、选矿产品质量更好的铁矿石选矿方法一直是本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效、高产能、低能耗、低成本、适用范围广、产品质量好的静态深度还原磁化铁矿石的工艺系统，以及利用该系统深度还原磁化铁矿石的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种静态深度还原磁化铁矿石的工艺系统，包括预焙烧装置和除尘系统，所述预焙烧装置的排气口与除尘系统相连，所述工艺系统另包括一反应装置，所述预焙烧装置的出料口通向反应装置的反应腔，所述反应装置包括物料堆积反应区和物料余热利用区（相互分隔开），物料余热利用区的外围安装有换热组件。

上述的工艺系统中，所述反应装置优选为一立式反应器，该立式反应器装设于预焙烧装置出料口的下方，所述物料堆积反应区设于立式反应器的上部，物料余热利用区设于立式反应器的下部。

上述的工艺系统中，所述物料余热利用区自上而下包含有多组换热组件；优选为3～6层换热组件，且各换热组件优选采用错位安装方式。

上述的工艺系统中，所述预焙烧装置优选采用回转窑。

上述的工艺系统中，所述换热组件优选为换热板或换热管，所述换热组件中的换热介质优选为空气和/或水。通过空气进行余热回收时，换热组件一端与鼓风机连通，另一端与预焙烧装置的二次风送风口连通。通过水进行余热回收时，换热组件一端与外部高位储水槽连通，另一端与外部的余热利用系统相连（构成水循环系统）。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述工艺系统静态深度还原磁化铁矿石的方法，包括以下步骤：

（1）破碎混料：将铁矿石原料和还原剂（还原剂优选为煤或焦炭）分别进行充分破碎；本发明可适用的铁矿石原料包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其共生矿等；根据矿石性质的不同，还原剂的配比量（还原剂与铁矿石的质量比）一般为0～15%，并使铁矿石原料与还原剂混合均匀；

（2）预焙烧：将步骤（1）所得到的混合矿料计量后送入所述工艺系统的预焙烧装置中，通过控制预焙烧时间（是指物料进入回转窑到从回转窑中流出的总时间），使混合矿料在预焙烧装置内加热至600℃～1000℃，使部分铁矿石原料发生还原磁化反应；预焙烧时间优选为30min～60min；