专利名称：铁矿石闪速磁化焙烧方法及催化还原剂的制作方法
技术领域：
本发明属于铁矿石选矿领域，涉及铁矿石闪速磁化焙烧方法及催化还原剂。
背景技术：
磁化焙烧工艺是近百年来就存在的一种铁矿石品位提高的技术，它是通过将铁矿石进行加热到高温，并置于还原气氛中，将铁矿石中三氧化二铁被还原转换成四氧化三铁，如下化学过程Fe203+C0=Fe304+C02
Fe203+C=Fe304+C02三氧化二铁为弱磁性物，难以进行磁选，但是四氧化三铁为强磁性物，易于磁选，从而提闻矿石的铁品位。目前磁化焙烧工艺有多种多样，常见的主要是回转窑式，大多是采用在入炉矿石物料中内配煤作为还原剂，通常要另配石灰来脱内配煤中的硫。回转窑分为预热段、加热段和还原段，铁矿石在回转窑中完成加热和还原，如图I所示。这种工艺存在还原时间长，温度要求高，回转窑易结圈、能耗高等不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的磁化焙烧工艺存在的还原时间长，温度要求高，回转窑易结圈、能耗高等不足，提供一种铁矿石闪速磁化焙烧方法及催化还原剂。本方法改变现有的磁化焙烧工艺，回转窑仅作为一个单一功能的加热设备，取消铁矿石入炉时所加入的内配煤，提高其加热能力，降低其能耗成本，加热好的铁矿石磁化还原在螺旋反应装置中闪速进行，同时增加热交换工序，提取磁化后高温烧结矿中大量热量用于预热助燃空气或烘干物料，较大地降低加热成本。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为铁矿石闪速磁化焙烧方法，按以下步骤进行铁矿石经破碎磨矿后粒度< 3mm，将磨细的铁矿石通过恒定的给料器送入到回转窑中进行加热，铁矿石被加热到850 - 900°C,再将回转窑内的高温铁矿石通过连接管导入到催化螺旋还原装置的螺旋输送反应腔入料口，同时通过催化还原剂挤入机构将占铁矿石重量百分比为2-5%的催化还原剂加入到挤入螺旋管的入料口，经挤入螺旋管推送到螺旋输送反应腔中与高温铁矿石进行搅拌、混合，使得高温铁矿石与催化还原剂充分接触反应2 - 3分钟，铁矿石中的三氧化二铁转换成四氧化三铁，并连续地由催化螺旋还原装置的出料口排出，排出的高温矿经过热交换提取装置提取热量，提取的热量用于预热助燃空气或烘干物料，提取热量后的磁化烧结矿，经过急速水冷定形，然后进行磨矿和磁选，最后得到高品位的铁精矿。所述的催化还原剂由还原剂和催化剂混合而成，各物质按重量百分比计，还原剂为植物和煤，植物和煤均制成粉未，粒径小于1mm，植物粉75 — 85%，煤粉12 — 20%，催化剂
2- 5%。催化剂为硝酸铵。
还原剂中的植物为自然界任意植物的根、茎、叶均可。所述的催化螺旋还原装置，由螺旋输送反应腔和催化还原剂挤入机构组成，其特征在于催化还原剂挤入机构的挤入螺旋管的输送出料口插入到螺旋输送反应腔的金属管第二段区域。所述的螺旋输送反应腔由一根金属管和一根轴组成，轴安装在金属管内，一端固定在金属管一侧，另一端穿过金属管与外部的传动机构相连，金属管分为四段区域，在第一段区域设有进料口，第四段区域设有下料口，在金属管的第一段区域的轴上安装短螺距螺旋或短距搅拌浆，在金属管的第二段区域的轴上安装长螺距螺旋或长距搅拌浆，在金属管的第三段区域的轴上安装中螺距螺旋或中距搅拌浆，在金属管的第四段区域的轴上不安装螺旋或搅拌浆。所述的催化还原剂挤入机构由挤入螺旋管、给料控制器和料斗组成，给料控制器连接在料斗与挤入螺旋管之间，挤入螺旋管的输送出料口插入到金属管的第二段区域。 为了进一步进行描述清楚，现将本发明方法与传统的磁化焙烧工艺进行比较说明。I、经破碎和磨细工序块状铁矿石要经过破碎和磨细后方可使用，在传统的工艺中，对其粒度要求有多种多样，一般是小粒度或粉料为好。与本发明要求以3mm以下的粒度为好，没有多大的区别。2、装料工序，在传统磁化焙烧工艺中，内配煤要求达到8-10%，由于煤的配入经常带入硫，造成废气中硫的排放超标，必须要在矿料加入适量的石灰进行脱硫，石灰的加入量经常在矿料的1_2%，这样以来内配煤和石灰的加入就造成加热成本上升。在本发明中的装料工序取消了内配煤和石灰,节约了煤和石灰的成本，同时也降低了其加热成本。3、回转窑工序由于传统的工艺中回转窑因工艺要求分有加热段和还原段，所以回转窑的有效加热长度变短，若在同样的产量的情况下，其加热温度必须上升，从而也会推高其加热成本，同时加热温度上升，又会造成回转窑结圈等生产问题，干扰正常的生产进行。本发明中回转窑作为单独的加热设备，这是区别于传统工艺的一个特点。由于将回转窑整个作为加热设备，加热长度增加，其加热的能力将会大大增强，加热温度由950度下降到850度，加热成本下降。同时加热温度下降时，回转窑结圈的情况将会大大减少，确保生产的正常进行。4、催化螺旋还原装置催化还原工序这是本发明独有的一道工序，是与传统工艺区别的关键之一。本工序是将加热与还原进行分开，它利用了催化螺旋还原装置，回转窑加热好的850度以上的高温矿，经由连接管导入到催化螺旋还原装置，同时挤入催化还原剂，催化还原剂加入量为2-5%，使得高温矿在催化还原剂的作用下，在装置中进行搅拌混和，实现闪速反应，反应时间约在2-3分钟。本发明的工艺中增加了独立的还原工序,要求加入催化还原剂,增加了一定的成本,但是其成本与内配煤和石灰的成本持平。经过调查，传统的回转窑磁化焙烧工艺其还原时间都在30分钟以上，且其磁化率不稳定，在85%波动(3000GS)，所得的精矿品位和回收率不理想，金属回收率在65-70%，达不到本发明新的工艺的水平，本发明的还原是闪速进行，大约在2-3分钟内，磁化率在90%(3000GS)以上，且其回收率及精矿的品位均能有相应的提高，金属回收率在70-80%。5、热交换工序这是本发明独有的另一道工序，是与传统工艺区别的关键技术之一。热交换是在传统磁化焙烧工艺中没有的，这本发明中在还原后的高温烧结矿与水冷工序之间引入了热交换工序，利用热交换装置，提取高温烧结矿中热量，加热空气到300-500°C作为助燃空气或用于烘干矿用，所用的热交换装置采用现有结构，从市场购买得到。6、水冷工序本发明中的水冷工序与传统工艺的基本一致。7、球磨和磁选工序 本发明中的球磨和磁选工序与传统工艺的基本一致。
图I为传统工艺流程图。图2为本发明工艺流程图。图3为本发明催化螺旋还原装置的螺旋输送反应腔的结构示意图。图4为本发明催化螺旋还原装置的剖视图。
具体实施例方式结合附图对本发明作进一步的描述。实施例I的催化还原剂由还原剂和催化剂混合而成，各物质按重量百分比计，还原剂为松枝和煤，松枝和煤均制成粉未，粒径小于1mm，将松枝粉75%，煤粉20%，硝酸铵5%混合均匀。实施例2的催化还原剂由还原剂和催化剂混合而成，各物质按重量百分比计，还原剂为柏枝和煤，柏枝和煤均制成粉未，粒径小于1mm，将柏枝粉85%，煤粉12%，硝酸铵3%混合均匀。实施例3的催化还原剂由还原剂和催化剂混合而成，各物质按重量百分比计，还原剂为桃枝和煤，桃枝和煤均制成粉未，粒径小于1mm，将桃枝粉80%，煤粉18%，硝酸铵2%混合均匀。如图2所示，本发明分别将实施例I、实施例2、实施例3的催化还原剂按以下步骤进行铁矿石闪速磁化焙烧方法铁矿石经破碎磨矿后粒度< 3mm，将磨细的铁矿石通过恒定的给料器送入到回转窑中进行加热，铁矿石被加热到850 - 900°C，再将回转窑内的高温铁矿石通过连接管导入到催化螺旋还原装置的螺旋输送反应腔入料口，同时通过催化还原剂挤入机构将占铁矿石重量百分比实施例I为2%、实施例2为5%、实施例3为3%的催化还原剂加入到挤入螺旋管的入料口，经挤入螺旋管推送到螺旋输送反应腔中与高温铁矿石进行搅拌、混合，使得高温铁矿石与催化还原剂充分接触反应2 - 3分钟，铁矿石中的三氧化二铁转换成四氧化三铁，并连续地由催化螺旋还原装置的出料口排出，排出的高温矿经过热交换提取装置提取热量，提取的热量用于预热助燃空气或烘干物料，提取热量后的磁化烧结矿，经过急速水冷定形，然后进行磨矿和磁选，最后均得到高品位的铁精矿，铁矿石原料均为45度，实施例I、实施例2、实施例3分别对应制得的铁精粉61、62、61度，金属回收率达72%以上。如图3、图4所示，本发明的催化螺旋还原装置由螺旋输送反应腔和催化还原剂挤入机构组成，所述的螺旋输送反应腔由一根金属管9和一根轴7组成，轴7安装在金属管9内，一端固定在金属管9 一侧，另一端穿过金属管9与外部的电机相连，金属管9分为四段区域，在第一段区域设有进料口 2，第四段区域设有下料口 6，在金属管9的第一段区域的轴7上安装短螺距I螺旋3，在金属管9的第二段区域的轴7上安装长螺距4螺旋3，在金属管9的第三段区域的轴7上安装搅拌浆5，在金属管9的第四段区域的轴7上不安装螺旋3或搅拌浆5 ;所述的催化还原剂挤入机构由挤入螺旋管12、给料控制器11和料斗10组成，给料控制器11连接在料斗10与挤入螺旋管12之间，挤入螺旋管12的输送出料口插入到金属管9的第二段区域中部侧面。本发明的催化螺旋还原装置的各部件均可从市场购买得 到。在生产时，当高温物料从进料口 2进入时，首先由短螺距I向前推进，将催化还原剂加入料斗10中，通过给料控制器11进行控制，实现稳定地进行给料，然后由螺旋挤入管12将催化还原剂挤入长螺距4的第二段区域内，实现高温物料与催化还原剂接触，长螺距所起作用是加快物料的推行，以便形成空间，便于催化还原剂的挤入；经长螺距4推进物料，进入第三段区域的搅拌混合区，由搅拌柄5进行催化还原剂与高温物料进一步进行搅拌混合，并向前推进，使得物料在此区域进行充分反应，进行闪速催化还原反应。本发明的与传统工艺流程的区别在四点一是本发明中没有内配煤和石灰工序，矿粉直接进入到回转窑中，减少了内配煤和石灰的成本，同时提高了回转窑的生产能力；二是在本发明的工艺流程中回转窑仅作为一个铁矿粉的加热设备，起着加热功能，而传统工艺流程中还承担还原的功能；三是增加了催化剂挤入装置和螺旋反应装置，这是本发明的核心关键，四是在本发明中增加了热交换工序，将下面根据图2本发明的方法进一步详细说明具体实施方式
。I、破碎和磨细工序在此道工序中，经过鄂破、对辊或打砂等，将块状铁矿石的粒度降到3_以下。2、装料工序合格的铁矿物料经螺旋或皮带机输送到料斗中，料斗下部配置有螺旋给料器，伸入回转窑尾部，通过变频器控制螺旋给料器的电机转速，从而调节其给料量。3、回转窑加热工序本工艺中回转窑是作为一个独立的加热设备，其作用仅仅是将铁矿石矿粉进行加热到850度以上。回转窑的热源一般采用煤气或喷煤，要求矿物料的温度在850-900度之间，在回转窑出料口安装一个红外线的探温仪，通过与煤气或喷煤量的控制阀进行连锁，调节回转窑中燃气温度，从而调节回转窑的出料温度。4、螺旋闪速反应装置达到温度的高温矿物经连接管，卷入到螺旋反应装置中，同时该装置的附属设备一催化还原剂挤入装置将催化还原剂挤入到螺旋反应装置中，高温物料经过螺旋反应装置中经过搅拌、混合、催化反应，并连续地经反应装置出料口排出。该螺旋的电机受变频器控制其电机转速，从而调节其处理的矿量与回转窑的产量匹配。
5、热交换工序已处理好的磁化矿仍有很高的温度，通过一种固体物料热交换器，用空气来提取磁化后的高温物料中的热量，该空气常用于作为助燃空气或用于烘干物料，所用的热交换器采用现有结构，从市场购买得到。
6、磁化后的物料，在提出热量后，经水急剧冷却，最后进入球磨和磁选工序，得到闻品位的铁精矿。
权利要求
1.铁矿石闪速磁化焙烧方法，其特征在于按以下步骤进行铁矿石经破碎磨矿后粒度< 3mm，将磨细的铁矿石通过恒定的给料器送入到回转窑中进行加热，铁矿石被加热到850 - 900°C，再将回转窑内的高温铁矿石通过连接管导入到催化螺旋还原装置的螺旋输送反应腔入料口，同时通过催化还原剂挤入机构将占铁矿石重量百分比为2-5%的催化还原剂加入到挤入螺旋管的入料口，经挤入螺旋管推送到螺旋输送反应腔中与高温铁矿石进行搅拌、混合，使得高温铁矿石与催化还原剂充分接触反应2 - 3分钟，铁矿石中的三氧化二铁转换成四氧化三铁，并连续地由催化螺旋还原装置的出料口排出，排出的高温矿经过热交换提取装置提取热量，提取热量后的磁化烧结矿，经过急速水冷定形，然后进行磨矿和磁选，最后得到闻品位的铁精矿。
2.根据权利要求I所述的铁矿石闪速磁化焙烧方法，其特征在于所述的催化还原剂由还原剂和催化剂混合而成，各物质按重量百分比计，还原剂为植物和煤，植物粉75 -85%，煤粉 12 - 20%，催化剂 2 - 5%。
3.根据权利要求2所述的铁矿石闪速磁化焙烧方法，其特征在于所述的植物和煤均制成粉未，粒径小于1mm。
4.根据权利要求2所述的铁矿石闪速磁化焙烧方法，其特征在于催化剂为硝酸铵。
全文摘要
本发明涉及一种铁矿石闪速磁化焙烧方法及催化还原剂，该方法包括破碎磨细、装料、回转窑加热、催化螺旋还原装置的催化还原、热交换、水冷和球磨磁选七个工序，采用本发明铁矿石磁化焙烧方法后，加热工序中回转窑仅作为一个单一功能加热设备，加热好的高温物料经过独立催化还原工序，在该工序中铁矿石与催化还原剂在推进中不断地进行搅拌、混合和反应，实现快速磁化反应，反应好的高温矿进入热交换装置，提取其中热量用于预热助燃空气或矿物烘干用。使用本发明可改变现有铁矿石磁化焙烧工艺，加热能耗将有很大降低，不须内配煤和石灰，改用催化还原剂，铁矿回收率和铁精矿品位都有较大的提高，是一种低能耗、经济效益高的新型磁化焙烧工艺。
文档编号C22B1/02GK102912115SQ20121043318
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者韦汽, 蒋福军, 陈培德 申请人:韦汽, 蒋福军, 陈培德