制备铁粉的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了制备铁粉的系统。该系统包括：破碎机、磁化焙烧装置、第一级磨矿磁选装置、混合装置、造球装置、还原冶炼装置和第二级磨矿磁选装置。该系统采用双级“焙烧—磁选”流程处理含磷铁矿石，第一级“焙烧—磁选”流程获得低磷铁精矿粉，第二级“焙烧—磁选”流程处理低磷铁精矿粉得到铁粉，实现两次脱磷，可有效脱除铁矿石中的磷，获得铁品位高、低磷的金属铁粉，压块后可用作优质炼钢冷却剂。
【专利说明】
制备铁粉的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及制备铁粉的系统。【背景技术】
[0002]伴随全球钢铁工业的快速发展，优质铁矿石资源大量消耗并趋于枯竭，为保证钢铁行业的可持续发展，对劣质铁矿石资源的开发势在必行。我国高磷鮞状赤铁矿极其丰富， 总储量约35亿吨左右，其中工业储量约16.8亿吨，远景储量约18.2亿吨，属磷伴生矿，且赤铁矿嵌布粒度极细相互层层包裹，必须磨至30wii以下或者几个微米才能使其环带解离或鮞核单体解离，另外含磷矿物主要呈分散状存在于铁矿物中，导致磷难以脱去。由于磷含量较高，传统高炉冶炼流程也很少使用，致使高磷鮞状赤铁矿多年来一直没有得到有效的开发利用。
[0003]目前，国内对高磷鮞状赤铁矿利用开展了大量工作，主要体现在脱磷和提铁两方面，主要有反浮选工艺、磁化焙烧工艺、煤基直接还原-磁选等工艺，但受于脱磷率和铁回收率的限制，至今仍未找到一套技术上可靠、经济上合理的工艺方法。[〇〇〇4]由此，开发利用高磷鮞状赤铁矿的装置有待研究。【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种制备铁粉的系统，该系统采用双级“焙烧一磁选”流程处理含磷铁矿石，第一级“焙烧一磁选”流程获得低磷铁精矿粉，第二级“焙烧一磁选”流程处理低磷铁精矿粉得到铁粉，实现两次脱磷，可有效脱除铁矿石中的磷，获得铁品位高、低磷的金属铁粉。
[0006]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种制备铁粉的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括:破碎机，所述破碎机具有含磷铁矿石入口和铁矿石颗粒出口；磁化焙烧装置，所述磁化焙烧装置具有还原气入口、铁矿石颗粒入口和磁化后物料出口，所述铁矿石颗粒入口与所述铁矿石颗粒出口相连;第一级磨矿磁选装置，所述第一级磨矿磁选装置具有磁化后物料入口和铁精矿粉出口，所述磁化后物料入口与所述磁化后物料出口相连;混合装置，所述混合装置具有铁精矿粉入口、还原剂入口、石灰石入口、添加剂入口、粘结剂入口和混合后物料出口，所述铁精矿粉入口与所述铁精矿粉出口相连;造球装置，所述造球装置具有混合后物料入口和混合球团出口，所述混合后物料入口与所述混合后物料出口相连;还原冶炼装置，所述还原冶炼装置具有混合球团入口和金属化球团出口， 所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；以及第二级磨矿磁选装置，所述第二级磨矿磁选装置具有金属化球团入口和铁粉出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
[0007]根据本实用新型实施例的制备铁粉的系统，该系统通过磁化焙烧装置进行磁化焙烧处理得到磁化后物料，再磨矿磁选，从而去除含磷铁矿石中的磷，得到铁精矿粉，并且，在磁化焙烧处理过程中，采用气体还原剂，而不配煤质还原剂，以减少铁矿石中杂质的引入。由此，该系统采用双级“焙烧一磁选”流程处理含磷铁矿石，第一级“焙烧一磁选”流程获得低磷铁精矿粉，第二级“焙烧一磁选”流程处理低磷铁精矿粉得到铁粉，实现两次脱磷，可有效脱除铁矿石中的磷，获得铁品位高、低磷的金属铁粉，压块后可用作优质炼钢冷却剂。
[0008]任选地，所述磁化焙烧装置为磁化焙烧炉。
[0009]任选地，所述磁化焙烧装置为全密闭磁化焙烧装置。
[0010]任选地，所述磁化焙烧装置具有上下辐射管。根据本实用新型的实施例，所述磁化焙烧装置的还原气入口与二氧化碳气源和一氧化碳气源相连。
[0011]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。【附图说明】
[0012]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0013]图1显示了根据本实用新型一个实施例的制备铁粉的方法的流程示意图；
[0014]图2显示了根据本实用新型一个实施例的制备铁粉的系统的结构示意图；
[0015]图3显示了根据本实用新型一个实施例的磁化焙烧装置的横截面的结构示意图；
[0016]图4显示了根据本实用新型一个实施例的磁化焙烧装置的局部结构示意图。【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种制备铁粉的系统。参考图2， 根据本实用新型的实施例，对该制备铁粉的系统进行解释说明，该系统包括:破碎机1〇〇、磁化焙烧装置200、第一级磨矿磁选装置300、混合装置400、造球装置500、还原冶炼装置600和第二级磨矿磁选装置700。
[0019]根据本实用新型的实施例，破碎机100具有含磷铁矿石入口和铁矿石颗粒出口。通过破碎机进行破碎处理，得到小粒径的铁矿石颗粒，增加铁矿石与还原气的接触面积，有利于充分还原。
[0020]根据本实用新型的实施例，铁矿石颗粒的粒径不受特别的限制，只要能与还原气接触保证氧化铁充分还原为四氧化三铁即可。根据本实用新型的一些实施例，铁矿石颗粒的平均粒径为1?5_，且含水量不高于10%。铁矿石颗粒的粒径越小，与还原气的接触面积越大，有利于还原充分，但粒度过细容易被还原气流带走，实用新型人发现当铁矿石颗粒的平均粒径为1?5mm时，即保证铁矿石颗粒在有限时间内被还原充分，同时，不易被还原气流带走，造成原料损失。
[0021]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧装置200具有还原气入口、铁矿石颗粒入口和磁化后物料出口，其中，铁矿石颗粒入口与铁矿石颗粒出口相连，利用还原气对所述铁矿石颗粒进行磁化焙烧处理，得到磁化后物料，从而，通过磁化焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原为四氧化三铁，便于通过磁选去除磷。
[0022]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧装置200为磁化焙烧炉。具体地，根据本实用新型的一些实施例，磁化焙烧装置200的结构示意图如图3和4所示，其中，图3是磁化焙烧装置的横截面示意图，图4是上下辐射管的结构示意图，上下辐射管即设置在料层的上下两侧，此外，磁化焙烧装置可以为全密闭加热，采用上下辐射管进行加热，可实现绝氧加热，确保炉内气氛成分稳定，保证铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁。并且，物料上下受热，温度较为均匀，反应更彻底。同时，焙烧炉炉床由液压系统带动旋转，C02/C0混合气从出料端通入，使得气流方向与炉床旋转方向相反。焙烧系统能够连续出料和进料，处理量大，生产效率高。
[0023]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧装置200的还原气入口与二氧化碳气源和一氧化碳气源相连。实用新型人通过热力学计算发现，采用CO和CO2混合气作为还原气体，同时控制好它们之间的比例保证一定的氧分压，可以实现铁矿石的氧化铁还原为四氧化三铁。
[0024]根据本实用新型的实施例，还原气体中，二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10?100):1。若该比例过小有可能造成具有强磁性的Fe3O4进一步还为浮士体，不易通过磁选回收，而比例过大会造成还原速率减慢，效果变差。当二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10?100):1时，还原气体的还原性适当，使氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁，具体反应式如下:
[0025]Fe203+C0 = Fe304+C02
[0026]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧装置200进行磁化焙烧处理的温度为600?1000°C，时间为20?60min。由此，在该温度条件下，保证铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁。如果温度过低铁矿石中的氧化铁不易被还原气体还原或者还原速度很慢，如果温度过高矿物中的磷容易被还原进而进入到铁相中，不能起到脱磷效果。根据本实用新型的实施例，磁化焙烧装置200进行磁化焙烧处理是在绝氧辐射加热的条件下进行的。由此，使磁化焙烧处理在成分稳定的还原气氛中进行，保证氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁。
[0027]根据本实用新型的实施例，第一级磨矿磁选装置300具有磁化后物料入口和铁精矿粉出口，其中，磁化后物料入口与磁化后物料出口相连，将磁化后物料进行水淬冷却，然后在经第一级磨矿磁选处理，得到铁精矿粉。由此，利用第一级磨矿磁选装置，实现磷铁分离，从磁化后物料中筛选得到铁精矿粉，从而，有效地去除磷。
[0028]根据本实用新型的实施例，混合装置400具有铁精矿粉入口、还原剂入口、石灰石入口、添加剂入口、粘结剂入口和混合后物料出口，其中，铁精矿粉入口与铁精矿粉出口相连，将铁精矿粉与还原剂、石灰石、添加剂和粘结剂进行混合处理，得到混合后物料。由此，利用还原剂、石灰石、添加剂与铁精矿粉混合均匀，铁精矿粉与还原剂、石灰石和、添加剂充分接触，使还原冶炼处理过程中，铁精矿粉被充分还原，而粘结剂促进上述物料粘合在一起，便于后续的造球处理。
[0029]根据本实用新型的实施例，造球装置500具有混合后物料入口和混合球团出口，其中，混合后物料入口与混合后物料出口相连，将混合后物料进行造球处理，得到混合球团。由此，通过造球处理，得到粒径适当的混合球团，便于后续的还原冶炼处理。
[0030]根据本实用新型的实施例，还原冶炼装置600具有混合球团入口和金属化球团出口，其中，混合球团入口与混合球团出口相连，将混合球团进行还原冶炼处理，得到金属化球团。由此，通过还原冶炼处理，使铁精矿粉还原为单质铁。
[0031]根据本实用新型的实施例，还原冶炼的温度为1000?1200°C，时间为40?60min。由此，还原温度低，还原效果好。
[0032]根据本实用新型的实施例，第二级磨矿磁选装置700具有金属化球团入口和铁粉出口，其中，金属化球团入口与金属化球团出口相连，将金属化球团进行第二级磨矿磁选处理，得到铁粉，其中，铁粉的磷品位不高于0.05%。由此，通过第二级磨矿磁选处理进行渣铁分离，并进一步去除磷，得到低磷铁粉。其中，需要说明的是，第二级磨矿磁选处理得到的单质铁的形态不受特别的限制，可以根据具体的生产需要和装置进行选择，可以是铁粉、铁块或熔融铁等。
[0033]为了便于理解前述的制备铁粉的系统，在此提供了一种利用前述的制备铁粉的系统制备铁粉的方法。参考图1，根据本实用新型的实施例，该方法包括:
[0034]SlOO破碎处理
[0035]根据本实用新型的实施例，利用破碎机将含磷铁矿石进行破碎处理，得到铁矿石颗粒。通过破碎处理，得到小粒径的铁矿石颗粒，增加铁矿石与还原气的接触面积，有利于充分还原。
[0036]根据本实用新型的实施例，铁矿石颗粒的粒径不受特别的限制，只要能与还原气接触保证氧化铁充分还原为四氧化三铁即可。根据本实用新型的一些实施例，铁矿石颗粒的平均粒径为I?5mm，且含水量不高于10%。铁矿石颗粒的粒径越小，与还原气的接触面积越大，有利于还原充分，但粒度过细容易被还原气流带走，实用新型人发现当铁矿石颗粒的平均粒径为I?5_时，即保证铁矿石颗粒在有限时间内被还原充分，同时，不易被还原气流带走，造成原料损失。
[0037]S200磁化焙烧处理
[0038]根据本实用新型的实施例，利用磁化焙烧装置利用还原气对所述铁矿石颗粒进行磁化焙烧处理，得到磁化后物料。由此，通过磁化焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原为四氧化三铁，便于通过磁选去除磷。
[0039]根据本实用新型的实施例，还原气体包括二氧化碳和一氧化碳。由此，实用新型人通过热力学计算发现，采用CO和CO2混合气作为还原气体，同时控制好它们之间的比例保证一定的氧分压，可以实现铁矿石的氧化铁还原为四氧化三铁。根据本实用新型的实施例，还原气体中，二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10?100):1。若该比例过小有可能造成具有强磁性的Fe3O4进一步还为浮士体，不易通过磁选回收，而比例过大会造成还原速率减慢，效果变差。当二氧化碳和一氧化碳的体积比为(10?100):1时，还原气体的还原性适当，使氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁，具体反应式如下:
[0040]Fe203+C0 = Fe304+C02
[0041]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧处理的温度为6 O O?1 O O °C，时间为2 O?60min。由此，在该温度条件下，保证铁矿石只能被还原为具有强磁性的四氧化三铁，并且，含磷矿物不被还原为单质磷进入含铁相中，从而，有效地实现含磷铁矿石的磷和铁分离。如果温度过低铁矿石中的氧化铁不易被还原气体还原或者还原速度很慢，如果温度过高矿物中的磷容易被还原进而进入到铁相中，不能起到脱磷效果。
[0042]根据本实用新型的实施例，磁化焙烧处理是在绝氧辐射加热的条件下进行的。由此，使磁化焙烧处理在成分稳定的还原气氛中进行，保证氧化铁只能还原为具有强磁性的四氧化三铁。
[0043]进一步地，根据本实用新型的具体实施例，对上述磁化焙烧处理所采用的磁化焙烧炉进行说明，磁化焙烧炉的横截面示意图如图3所示，磁化焙烧炉辐射管加热示意图如图4所示，炉体进行全密闭，采用上下辐射管加热方式，可实现绝氧加热，确保炉内气氛。物料上下受热，温度较为均匀，反应能够进行彻底。焙烧炉炉床由液压系统带动旋转，C02/C0混合气从出料端通入，使得气流方向与炉床旋转方向相反。此外，焙烧系统能够连续出料和进料，处理量大，生产效率高。根据本实用新型的一些实施例，铁矿石颗粒均匀地布入到磁化焙烧炉的炉床上面，铺料厚度为0_60mm，物料随炉床一起旋转。
[0044]S300第一级磨矿磁选处理
[0045]根据本实用新型的实施例，将磁化后物料进行水淬冷却，然后再利用第一级磨矿磁选装置进行第一级磨矿磁选处理，得到铁精矿粉。由此，利用第一级磨矿磁选处理，实现磷铁分离，从磁化后物料中筛选得到铁精矿粉，从而，有效地去除磷，得到磷含量低的铁精矿粉。
[0046]S400混合处理
[0047]根据本实用新型的实施例，利用混合装置将铁精矿粉与还原剂、石灰石、添加剂和粘结剂进行混合处理，得到混合后物料。由此，利用还原剂、石灰石、添加剂与铁精矿粉混合均匀，铁精矿粉与还原剂、石灰石和添加剂充分接触，使还原冶炼处理过程中，铁精矿粉被充分还原，而粘结剂促进上述物料粘合在一起，便于后续的造球处理。
[0048]根据本实用新型的实施例，所述铁精粉、所述还原剂、所述石灰石、所述添加剂和所述粘结剂按质量比100: (18?35): (20?30): (O?3): 3进行所述混合处理。由此，还原剂与混合后物料中碳与铁氧化物中氧的摩尔比为(1.1-1.5): I，从而，还原剂和还原添加剂与铁精矿粉完全反应，避免物料过量造成浪费，并且，粘结剂的比例恰当，物料之间易于团聚在一起，进而使混合物料易于成团。
[0049]根据本实用新型的一些实施例，还原剂为选自兰炭、无烟煤和烟煤中的至少一种。由此，还原剂的还原效果好，并且，还原剂的价格低廉，降低生产成本。
[0050]根据本实用新型的一些实施例，添加剂为碳酸钠或硼砂。由此，有效促进还原剂还原铁氧化物。
[0051]根据本实用新型的一些实施例，所述粘结剂为选自膨润土、糖蜜和淀粉中的至少一种。由此，粘结效果好，有利于造球处理。
[0052]S500造球处理
[0053]根据本实用新型的实施例，利用造球装置将混合后物料进行造球处理，得到混合球团。由此，通过造球处理，得到粒径适当的混合球团，便于后续的还原冶炼处理。
[0054]根据本实用新型的一些实施例，混合后物料与水按质量比100: (8-11)混合进行造球处理。
[0055]S600还原冶炼处理
[0056]根据本实用新型的实施例，利用还原冶炼装置将混合球团进行还原冶炼处理，得到金属化球团。由此，通过还原冶炼处理，使铁精矿粉还原为单质铁。
[0057]根据本实用新型的实施例，还原冶炼的温度为1000?1200°C，时间为40?60min。由此，还原冶炼处理的温度不超过1200°C，铁矿石中的磷灰石不会被还原获得磷单质，进而保证磷不进入到铁相中。
[0058]S700第二级磨矿磁选处理
[0059]根据本实用新型的实施例，利用第二级磨矿磁选装置将金属化球团进行第二级磨矿磁选处理，得到铁粉，其中，铁粉的磷品位不高于0.05%。根据本实用新型的一些实施例，该铁粉压成块可用作优质的炼钢冷却剂。由此，通过第二级磨矿磁选处理进行渣铁分离，并进一步去除磷，得到低磷铁粉。其中，需要说明的是，第二级磨矿磁选处理得到的单质铁的形态不受特别的限制，可以根据具体的生产需要和装置进行选择，可以是铁粉、铁块或熔融铁等。
[0060]下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0061 ] 实施例1
[0062]利用高磷铁矿石制备铁粉，其中，高磷铁矿石的成分为TFe为46.03%，FeO为2.91%, P为0.92 %，水含量为8 %，具体方法如下:
[0063](I)将铁矿石破碎至平均粒径为3mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为60mm，通入C02/C0体积比为10:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为750°C，焙烧35min。
[0064](2)将步骤(I)得到的焙烧后物料水冷后磨矿，在15000e场强下进行磁选，磁选获得铁精矿粉。
[0065](3)按照铁精矿粉100份，还原剂25份，石灰石20份，碳酸钠3份，膨润土 3份进行混合，混合后物料加水造球。
[0066](4)球团烘干后均匀布入转底炉，在1000°C?1200°C下还原50min。还原产物出料后直接冷却，磨矿后，在12000e的场强下磁选，获得铁品位为92.26 %、P品位为0.047 %金属铁粉。
[0067]实施例2
[0068]利用高磷铁矿石制备铁粉，其中，高磷铁矿石的成分为TFe为46.03%，FeO为2.91%, P为0.92 %，水含量为8 %，具体方法如下:
[0069](I)将铁矿石破碎至平均粒径为3mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为50mm，通入C02/C0体积比为20:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为750°C，焙烧35min。
[0070](2)将步骤(I)得到的焙烧后物料水冷后磨矿，在12000e场强下进行磁选，磁选获得铁精矿粉。
[0071](3)按照铁精矿粉100份，还原剂23份，石灰石25份，碳酸钠3份，膨润土 3份进行混合，混合后物料加水造球。
[0072](4)球团烘干后均匀布入转底炉，在1000°C?1200°C下还原40min。还原产物出料后直接冷却，磨矿后在1000e的场强下磁选，获得铁品位为93.11 %、P品位为0.035%金属铁粉。
[0073]实施例3
[0074]利用高磷铁矿石制备铁粉，其中，高磷铁矿石的成分为TFe为51.01%，FeO为1.86%, P为0.71 %，水含量为4 %，具体方法如下:
[0075](I)将铁矿石破碎至平均粒径为3mm，均匀地布入磁化焙烧炉中，铺料厚度为50mm，通入C02/C0体积比为50:1的混合气控制气氛，焙烧温度控制为8000C，焙烧30min。
[0076](2)将步骤(I)得到的焙烧后物料水冷后磨矿，在15000e场强下进行磁选，磁选获得铁精矿粉。
[0077](3)按照铁精矿粉100份，还原剂25份，石灰石30份，碳酸钠3份，膨润土 3份进行混合，混合后物料加水造球。
[0078](4)球团烘干后均匀布入转底炉，在1000°C?1200°C下还原42min。还原产物出料后直接冷却，磨矿后在12000e的场强下磁选，获得铁品位为93.46%、P品位为0.028%金属铁粉。
[0079]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0080]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种制备铁粉的系统，其特征在于，包括:破碎机，所述破碎机具有含磷铁矿石入口和铁矿石颗粒出口；磁化焙烧装置，所述磁化焙烧装置具有还原气入口、铁矿石颗粒入口和磁化后物料出 口，所述铁矿石颗粒入口与所述铁矿石颗粒出口相连；第一级磨矿磁选装置，所述第一级磨矿磁选装置具有磁化后物料入口和铁精矿粉出 口，所述磁化后物料入口与所述磁化后物料出口相连；混合装置，所述混合装置具有铁精矿粉入口、还原剂入口、石灰石入口、添加剂入口、粘 结剂入口和混合后物料出口，所述铁精矿粉入口与所述铁精矿粉出口相连；造球装置，所述造球装置具有混合后物料入口和混合球团出口，所述混合后物料入口 与所述混合后物料出口相连；还原冶炼装置，所述还原冶炼装置具有混合球团入口和金属化球团出口，所述混合球 团入口与所述混合球团出口相连；以及第二级磨矿磁选装置，所述第二级磨矿磁选装置具有金属化球团入口和铁粉出口，所 述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。2.根据权利要求1所述的制备铁粉的系统，其特征在于，所述磁化焙烧装置为磁化焙烧炉。3.根据权利要求2所述的制备铁粉的系统，其特征在于，所述磁化焙烧装置为全密闭磁化焙烧装置。4.根据权利要求2所述的制备铁粉的系统，其特征在于，所述磁化焙烧装置具有上下辐射管。5.根据权利要求1所述的制备铁粉的系统，其特征在于，所述磁化焙烧装置的还原气入口与二氧化碳气源和一氧化碳气源相连。
【文档编号】C22B1/02GK205669058SQ201620534003
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】任中山, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司