一种转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统和方法与流程

本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统和方法。

背景技术：

近年来随着钢铁行业的迅猛发展，我国对铁矿产资源的开发强度大，综合利用率低以及地质勘查难度的不断增大，使得地质条件好、资源品位高、分选性好的铁矿资源正逐渐减少，矿产资源可持续供给能力下降，后备资源不足，积极开发利用难选铁矿石及低品位铁矿石资源，才能有效扩大我国可工业利用的铁矿石资源量，降低对外依存度，保障铁矿石供应的安全。

菱铁矿的晶体呈菱面体状、短柱状或偏三角面体状。通常呈粒状、土状、致密块状集合体。我国含菱铁矿的铁矿石资源已探明储量18.34亿吨，占我国铁矿石探明储量的3.4％，另有保有储量18.21亿吨，主要集中在我国的贵州、新疆、陕西、辽宁、吉林等10多个地区，尤其在贵州、陕西、甘肃和青海等几个西部省(自治区)占全国该类铁矿石资源总储量50％以上。因镁、锰内质同象现象十分普遍，绝大多数菱铁矿理论品位在32％～45％，销售困难，影响开发者积极性。

目前针对含菱铁矿的难选矿主要应用技术有：还原焙烧－磁选、强磁选和浮选及联合分选技术等。因其密度、比磁化系数均较低，加之很多菱铁矿常与绿泥石、石榴石等密度及比磁化系数与之相差不大的脉石矿物共生，可选性差。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统和方法，在转底炉内完成菱铁矿的磁化焙烧和还原焙烧，干球团的金属化率高，燃气熔分炉熔分获得的铁水品位高。

本发明的目的之一是提供一种转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统，包括转底炉和燃气熔分炉；

所述转底炉包括入料口、出料口、还原剂入口和挡墙，

所述挡墙位于所述转底炉的炉体内，将所述炉体内的环形空间分隔为磁化焙烧区和还原焙烧区，所述转底炉入料口位于所述磁化焙烧区，所述转底炉出料口位于所述还原焙烧区，所述还原剂入口位于所述还原焙烧区远离出料口端的炉顶；

所述燃气熔分炉包括入料口和出料口；

所述转底炉出料口连接所述燃气熔分炉入料口。

转底炉用于菱铁矿的磁化焙烧和还原焙烧，获得金属化球团。燃气熔分炉用于金属化球团的熔分，获得铁水。

本发明中，所述系统进一步包括细磨机、造球机和干燥装置。所述细磨机包括出料口；所述造球机包括入料口和出料口；所述干燥装置包括入料口和出料口；所述细磨机出料口连接所述造球机入料口，所述造球机出料口连接所述干燥装置入料口，所述干燥装置出料口连接所述转底炉入料口。

细磨机用于将菱铁矿细磨至后续处理所需的粒度。造球机用于将混匀的菱铁矿颗粒造球。干燥装置用于球团的干燥，为后续焙烧做准备。

具体的，所述磁化焙烧区环形区域的弧度为120°～180°。

具体的，所述转底炉入料口与转底炉出料口之间的扇形区域弧度为10°～15°。转底炉入料口与转底炉出料口之间的扇形区域中设置有一个挡墙。

进一步的，所述挡墙底部与所述转底炉的炉底上表面的距离为10～20cm。挡墙底部到转底炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证磁化焙烧区气氛和还原焙烧区气氛不互相干扰。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统处理菱铁矿的方法，包括如下步骤：

A、将菱铁矿细磨、造球，干燥后获得干球团；

B、将所述干球团送入所述转底炉，先进行磁化焙烧，后进行还原焙烧，获得金属化球团，还原剂由所述还原剂入口进入转底炉，在所述干球团进入所述还原焙烧区时将所述干球团均匀覆盖一层还原剂；

C、将金属化球团配加生石灰送入燃气熔分炉熔化后熔清0.5～1.5h，获得铁水和炉渣。

本发明中，所述转底炉磁化焙烧区温度为500～800℃，还原焙烧区温度为1200～1300℃，所述转底炉的炉底旋转一周时间为1.5～3h。

具体的，步骤A中将所述菱铁矿细磨至粒度≤200目的菱铁矿占的质量百分比在85％以上，所述干球团粒径为8～16mm。

进一步的，所述还原剂中碳的质量成分不低于80％，所述还原剂粒度为2～5mm。

优选的，步骤C中所述金属化球团和生石灰的质量比为1:0.05～0.15。

本发明中，菱铁矿(FeCO₃)在加热到一定温度时会发生分解反应，放出二氧化碳气体，生成Fe₃O₄，磁化焙烧后的Fe₃O₄更容易被还原。

本发明的转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统和方法，将菱铁矿的磁化焙烧和还原焙烧在转底炉中一体完成，干球团的金属化率高；还原焙烧区充分利用磁化焙烧区干球团的显热，降低能耗；金属化球团热态进入燃气熔分炉，熔化分离效果好。

附图说明

图1是本发明转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统示意图；

图2是本发明的转底炉还原剂入口局部视图；

图3是本发明的系统处理菱铁矿的方法流程图。

图中：

1-细磨机；2-造球机；3-干燥装置；4-转底炉；

401-转底炉入料口；402-转底炉出料口；403-挡墙；404-磁化焙烧区；405-还原焙烧区；406-还原剂入口；

5-燃气熔分炉。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，一方面，本发明提供一种转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统，包括：细磨机1、造球机2、干燥装置3、转底炉4和燃气熔分炉5。

细磨机1包括入料口和出料口。细磨机1用于将菱铁矿细磨至后续处理所需的粒度。

造球机2包括入料口和出料口。造球机2用于将菱铁矿颗粒造球。球状的物料更利于在转底炉中均匀受热。合适的球团粒度使球团传热良好，达到良好的还原效果。

干燥装置3包括入料口和出料口。干燥装置3用于球团的干燥，为后续焙烧做准备。

转底炉4用于菱铁矿的磁化焙烧和还原焙烧，获得金属化球团，菱铁矿在转底炉4中先进行磁化焙烧，再进行还原焙烧，磁化效果好，金属化率高。

燃气熔分炉5包括入料口和出料口。燃气熔分炉5用于金属化球团的熔分，提炼出金属化球团中的铁，获得铁水。

如图1和图2所示，转底炉4包括入料口401、出料口402、挡墙403和还原剂入口406。挡墙403位于转底炉的炉体内，连接炉体的炉顶、外侧壁和内侧壁，将所述炉体内的环形空间分隔为磁化焙烧区404和还原焙烧区405。转底炉入料口401位于磁化焙烧区404，转底炉出料口402位于还原焙烧区405，还原剂入口406位于还原焙烧区405远离出料口端的炉顶。

本发明中实例中，还原剂入口406位于炉顶，便于还原剂进入转底炉4。还原剂入口406设置在还原焙烧区405远离转底炉出料口端。还原剂入口406与挡墙403在水平方向上有一定距离，使得干球团进入还原被烧区405时，将干球团均匀覆盖一层还原剂。

图1和图2中的虚线箭头表示转底炉中物料的运动方向。转底炉4炉底的旋转带动物料运动。物料由转底炉入料口401进入磁化焙烧区404，经磁化焙烧后进入还原焙烧区405，还原焙烧后的物料经转底炉出料口402排出转底炉。经转底炉4处理的物料进入燃气熔分炉5，经处理后获得产品。

细磨机1出料口连接造球机2入料口，造球机2出料口连接干燥装置3入料口，干燥装置3出料口连接转底炉4入料口。转底炉4出料口连接燃气熔分炉5入料口。

具体的，本发明实施例的磁化焙烧区404环形区域的弧度为120°～180°。

具体的，本发明实施例的转底炉入料口401与转底炉出料口402之间的扇形区域弧度为10°～15°。转底炉入料口401与转底炉出料口402之间的扇形区域中设置有一个挡墙。转底炉入料口401与转底炉出料口402的位置设置，尽量延长了干球团在转底炉中的时间。

进一步的，本发明实施例中，挡墙底部与所述转底炉的炉底上表面的距离为10～20cm。挡墙底部到转底炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证磁化焙烧区气氛和还原焙烧区气氛不互相干扰。

另一方面，如图3所示，本发明实施例提供一种利用上述系统处理菱铁矿的方法，包括如下步骤：

1、将菱铁矿细磨至粒度≤200目的菱铁矿占的质量百分比在85％以上，造球，干燥后获得干球团，干球团粒径为8～16mm；

2、将所述干球团送入所述转底炉，先进行磁化焙烧，后进行还原焙烧，获得金属化球团，磁化焙烧区温度为500～800℃，还原焙烧区温度为1200～1300℃，还原剂由所述还原剂入口进入转底炉，在所述干球团进入所述还原焙烧区时将所述干球团均匀覆盖一层还原剂，转底炉的炉底旋转一周时间为1.5～3h；

3、将金属化球团配加生石灰送入燃气熔分炉熔化后熔清0.5～1.5h，获得铁水和炉渣，金属化球团和生石灰的质量比为1:0.05～0.15。

进一步的，所述还原剂中碳的质量成分不低于80％，还原剂粒度为2～5mm。

本发明实施例中，菱铁矿(FeCO₃)在加热到一定温度时会发生分解反应，放出二氧化碳气体，生成Fe₃O₄，磁化焙烧后的Fe₃O₄更容易被还原。

本发明实施例提供的转底炉联合燃气熔分炉处理菱铁矿的系统和方法，将菱铁矿制备球团后，送入转底炉，菱铁矿在转底炉中一体化完成磁化焙烧和还原焙烧，干球团的金属化率高；还原焙烧区充分利用磁化焙烧区干球团的显热，降低能耗；金属化球团热态进入燃气熔分炉，熔化分离效果好，节约成本；系统结构简单，有利于批量处理菱铁矿。

实施例1

将某菱铁矿磨至粒度≤200目的颗粒占的质量比为86.57％，造球(球团粒径8～12mm)，干燥后从转底炉入料口进入，磁化焙烧区弧度为130°，温度控制500℃，还原焙烧区温度控制1250℃，炉底旋转一周时间为2h，磁化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，还原煤(C的质量成分：81.03％，粒度2mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满还原煤的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。将还原排出的热态金属化球团按照1:0.05配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后熔清0.5h获得铁水和炉渣。

实施例2

将某菱铁矿磨至粒度≤200目的颗粒占的质量比为87.63％，造球(球团粒径10～14mm)，干燥后从转底炉入料口进入，磁化焙烧区弧度为170°，温度控制700℃，还原焙烧区温度控制1200℃，炉底旋转一周时间为3h，磁化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，还原煤(C的质量成分：81.31％，粒度5mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满还原煤的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。将还原排出的热态金属化球团按照1:0.1配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后熔清0.9h获得铁水和炉渣。

实施例3

将某菱铁矿磨至粒度≤200目的颗粒占的质量比为88.78％，造球(球团粒径12～16mm)，干燥后从转底炉入料口进入，磁化焙烧区弧度为150°，温度控制800℃，还原焙烧区温度控制1300℃，炉底旋转一周时间为1.5h，磁化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，兰炭(C的质量成分：82.31％，粒度4mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满兰炭的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。将还原排出的热态金属化球团按照1:0.15配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后熔清1.5h获得铁水和炉渣。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。