一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的给料装置、无氧冷却装置和除尘装置，给料装置包括铁矿石分级装置和原煤分级装置，铁矿石分级装置包括铁矿粒度分级机和0‑3mm细粒收集装置、3‑10mm中粒收集装置和10‑30mm粗粒收集装置，原煤分级装置包括原煤粒度分级机和0‑5mm高挥发份煤收集装置和5‑25mm高挥发份煤收集装置，0‑5mm高挥发份煤收集装置通过干燥机和干式磨煤机与回转窑的出料端连通；无氧冷却装置的出料端依次设置干式磨矿机和干式磁选机。本实用新型专利技术解决传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺产能低、能耗高、焙烧矿质量差、入窑矿石粒度范围窄及窑内“结圈”等问题。

A kind of shallow hydrogen metallurgical device for refractory iron ore coal base

【技术实现步骤摘要】
一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置
本技术属于冶金和矿物工程
，涉及一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置。
技术介绍
铁矿石资源中，褐铁矿、菱铁矿、沉积型赤铁矿采用常规选矿技术难以有效利用，采用磁化焙烧工艺将其转化为强磁性铁矿物，再通过弱磁选工艺将其中的含铁物料与脉石进行分离是提高这类铁矿资源利用率的有效途径。目前，国内外常见的铁矿石磁化焙烧技术主要为回转窑工艺。传统的回转窑工艺主要处理入炉粒级为0-15mm的铁矿石，即0-15mm粉矿全粒级均从回转窑入料端入窑。前苏联在1962年建成30台φ3.6×50m的回转窑，用于处理克里沃罗格氧化铁矿石；我国从上世纪60年代开始，就有一些专业机构对白八街铁矿石、柳钢屯秋铁矿石、酒钢镜铁矿等难处理铁矿石进行了半工业或工业回转窑磁化焙烧试验研究及工业化实践。目前，国内已经建成并投运的回转窑大约有20余台，技术背景均为长沙矿冶研究院，其采用的焙烧工艺为0-15mm铁矿石及还原煤均从回转窑入料端加入。他们错误地认为：铁矿石磁化焙烧的温度条件很低，在用原煤作还原剂的条件下，600℃左右即可以完成，因此国内磁化焙烧回转窑的设计还原温度即料温均在700-750℃；铁矿石还原过程的主反应为固体C与Fe2O3的固固反应而生成Fe3O4和CO，后续参加反应的还原气体CO以此为主要来源。由于固固反应的局限性很大，只有相互接触的两个颗粒之间才会发生，为满足铁矿石中Fe2O3所需的还原性气氛，上述工艺只能采用较高的还原剂即原煤配比，其配比高达6-8%。物料在回转窑内翻滚行进及受热升温过程中，单体颗粒物料表面会同时接受辐射、对流、传导三种方式的传热量，而单体颗粒表面向芯部的热传递仅为传导传热。0-15mm铁矿石进入回转窑后，就单体铁矿石颗粒的升温过程而言，其表面首先受热升温，然后逐渐向芯部传热，粒度细的升温时间很短，粒度越大所需的升温时间越长。任何一粒颗粒铁矿石整体达到一定的温度即达到500-900℃是其所含Fe2O3被还原成Fe3O4最起码的冶金热力学条件，在料层内部还原性气氛相对稳定的条件下，温度越高，其冶金动力学条件越好被还原的速度就越快。细粒铁矿石及粗粒铁矿石的表层所需的还原时间很短，而粗粒铁矿石的芯部所需的还原时间很长。若要缩短颗粒铁矿石还原时间，首先要解决传热问题，而缩短传热时间的途径只有提高颗粒铁矿石内外温度梯度，即提高颗粒铁矿石表面的温度，在较高温度条件下，粗粒铁矿石芯部升温速度会有一定程度的提高，但粗粒铁矿石表层及细粒铁矿石温度将更高，在1000℃左右局部高温的环境下，Fe3O4很容易进一步被还原为FeO，FeO会与铁矿石中的SiO2发生一系列复杂的化学反应生成多种低熔点化合物，加剧回转窑“结圈”。为缓解回转窑“结圈”、保证回转窑稳定运行，目前采用的常规解决方式，只能降低窑内铁矿石焙烧温度，如：陕西柞水大西沟回转窑实际运行还原温度仅在650℃左右，被迫延长铁矿石升温及还原时间，降低产能；即便如此，焙烧矿整体质量差，即细粒铁矿石过还原、粗粒铁矿石欠还原问题仍很严重，金属回收率普遍偏低。我们通过试验研究发现，传统的回转窑磁化焙烧工艺中，一定温度下固态的C与Fe2O3反应产出的CO，实际上仅为铁矿石磁化焙烧过程还原Fe2O3生成Fe3O4和CO2的一少部分还原剂；这部分CO2和C发生气化反应也会生成CO，由于焙烧温度低，远未达到该反应剧烈进行的800℃，远远没有发挥CO2的作用，因此，这部分CO的量也很少。由于还原用原煤是在回转窑入料端加入窑内的，它在升温至500℃之前热解所析出的挥发份在溢出料层后，将做燃料使用，这部分挥发份占到原煤充分热解析出挥发份总量的60%左右，其中的H2几乎不会还原铁矿石中的Fe2O3。只有在原煤升温至500℃以上时热解所析出挥发份中的H2才会对铁矿石中的Fe2O3进行还原，因为，此时的温度条件已经达到了Fe2O3可以被还原的冶金热力学条件。即便如此，H2仍然是铁矿石磁化焙烧过程最主要的还原剂，这也是传统的回转窑磁化焙烧工艺中，还原用原煤配比很高的原因所在。为提高产能、降低能耗，一些机构对传统的回转窑工艺也做过一些改造工作，但均未取得理想的效果。例如，为提高对还原煤的利用率，采取部分还原用原煤从出料端直接喷入回转窑焙烧区，部分仍随铁矿石从回转窑入料端加入方式进行焙烧，部分还原用原煤直接喷入回转窑焙烧区确实可以提高煤的利用率，但挥发份在该区域料层内热解析出后，过度提高了料层内部的还原性气氛，即过度提高了料层内部的气相体量和H2的含量，增加了铁矿石的过还原趋势；同时，大量的可燃气体集中溢出料层表面进入回转窑燃烧空间充当燃料，使得该区域温度进一步升高，加剧了窑内“结圈”，并没有从根本上解决回转窑生产顺行及焙烧矿质量提升问题。传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺存在产能低、能耗高、焙烧矿质量差、及窑内“结圈”等问题，究其原因是未能找出还原剂的主要出处，没有合理控制住回转窑焙烧区料层内的还原性气氛，偏离了铁矿石中Fe2O3被还原为Fe3O4的冶金热力学范围。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，以解决传统铁矿石回转窑磁化焙烧工艺产能低、能耗高、焙烧矿质量差、入窑矿石粒度范围窄及窑内“结圈”等问题。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的给料装置、无氧冷却装置和除尘装置，所述给料装置包括铁矿石分级装置和原煤分级装置，铁矿石分级装置包括铁矿粒度分级机和分别与铁矿粒度分级机出料端连接的0-3mm细粒收集装置、3-10mm中粒收集装置和10-30mm粗粒收集装置，0-3mm细粒收集装置和3-10mm中粒收集装置分别与回转窑的出料端连通，10-30mm粗粒收集装置与回转窑的入料端连通，原煤分级装置包括原煤粒度分级机和分别与原煤粒度分级机出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置和5-25mm高挥发份煤收集装置，5-25mm高挥发份煤收集装置与回转窑的出料端连通，0-5mm高挥发份煤收集装置通过干燥机和干式磨煤机与回转窑的出料端连通；无氧冷却装置的出料端依次设置干式磨矿机和干式磁选机。所述回转窑上设置窑背风机。所述无氧冷却装置的热风出口与回转窑之间连通。所述回转窑与除尘装置之间设置掺冷风装置。所述掺冷风装置包括旁路风管与制冷装置连通。所述无氧冷却装置上设置有鼓风机、冷却进水口和冷却出水口。本技术设计原理分析：将粒度30mm以下铁矿石分为10-30mm粗粒、3-10mm中粒和0-3mm细粒三个粒级。将粗粒铁矿石从回转窑入料端加入，将中粒铁矿石喷吹到回转窑浅度氢冶金焙烧区的前段和中段，将细粒铁矿石加入到回转窑浅度氢冶金焙烧区后段；同时将5-25mm粒状高挥发份煤喷吹到回转窑浅度氢冶金焙烧区的前段和中段。在回转窑浅度氢冶金焙烧区的高温混合料层中，由于煤受热裂解产生H2，H2还原Fe2O3生成Fe3O4和H2O，H2O又气化C产出新的H2，H2再还原Fe2O3......，产生耦合效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，其特征在于：包括回转窑（1）和分别与回转窑（1）连接的给料装置（2）、无氧冷却装置（3）和除尘装置（4），所述给料装置（2）包括铁矿石分级装置（5）和原煤分级装置（6），铁矿石分级装置（5）包括铁矿粒度分级机（7）和分别与铁矿粒度分级机（7）出料端连接的0-3mm细粒收集装置（8）、3-10mm中粒收集装置（9）和10-30mm粗粒收集装置（10），0-3mm细粒收集装置（8）和3-10mm中粒收集装置（9）分别与回转窑（1）的出料端（11）连通，10-30mm粗粒收集装置（10）与回转窑（1）的入料端（12）连通，原煤分级装置（6）包括原煤粒度分级机（13）和分别与原煤粒度分级机（13）出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置（14）和5-25mm高挥发份煤收集装置（15），5-25mm高挥发份煤收集装置（15）与回转窑（1）的出料端（11）连通，0-5mm高挥发份煤收集装置（14）依次通过干燥机（16）和干式磨煤机（17）与回转窑（1）的出料端（11）连通；无氧冷却装置（3）的出料端依次设置干式磨矿机（18）和干式磁选机（19）。/n

【技术特征摘要】
1.一种难选铁矿石煤基浅度氢冶金装置，其特征在于：包括回转窑（1）和分别与回转窑（1）连接的给料装置（2）、无氧冷却装置（3）和除尘装置（4），所述给料装置（2）包括铁矿石分级装置（5）和原煤分级装置（6），铁矿石分级装置（5）包括铁矿粒度分级机（7）和分别与铁矿粒度分级机（7）出料端连接的0-3mm细粒收集装置（8）、3-10mm中粒收集装置（9）和10-30mm粗粒收集装置（10），0-3mm细粒收集装置（8）和3-10mm中粒收集装置（9）分别与回转窑（1）的出料端（11）连通，10-30mm粗粒收集装置（10）与回转窑（1）的入料端（12）连通，原煤分级装置（6）包括原煤粒度分级机（13）和分别与原煤粒度分级机（13）出料端连接的0-5mm高挥发份煤收集装置（14）和5-25mm高挥发份煤收集装置（15），5-25mm高挥发份煤收集装置（15）与回转窑（1）的出料端（11）连通，0-5mm高挥发份煤收集装置（14）依次通过干燥机（16）和干式磨煤机（17）与回...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明华，权芳民，张志刚，王永刚，雷鹏飞，张红军，王建平，寇明月，马胜军，邢德君，靳建毅，郭忆，边立国，沈忠，李慧春，
申请(专利权)人：甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃;62