一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统，包括依次连接的链篦机、氧化回转窑、环冷机、还原回转窑和余热回收装置；所述余热回收装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。本实用新型生产系统有效解决了难选低品位微细粒铁矿石直接还原中球团强度低及还原易产生液相的难题；采用提高铁氧化物晶粒大小的方法，可使难选低品位微细粒铁矿石直接还原后金属回收率从70%左右提高到85%以上，金属化铁粉品位达到80%以上。
【专利说明】一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于铁冶金和矿物工程【技术领域】，涉及一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统。
【背景技术】
[0002]随着国内高品位富矿及易选矿资源的日趋枯竭，难选低品位微细粒铁矿石的开发利用成为钢铁企业关注的重点。在难选低品位微细粒铁矿石直接还原方面，由于铁矿石晶体粒度分布一般在5?20 9 III之间，铁矿物大多与脉石共生，分散程度较高，嵌布关系较为复杂。为使这类铁矿石得到有效利用，国内外进行了大量的研究工作，主要是在磁铁矿的矿物组成、物相及嵌布特性的研究基础上，采用传统的强磁选、单一浮选(包括正浮选、反浮选等)、磁化焙烧-磁选以及磁选-浮选等工艺对原矿进行研究，其结果表明这些工艺均不能实现这类铁矿物的有效富集。但当这类铁矿石在1050?11501温度下进行煤基直接还原时，矿石中铁氧化物晶粒在逐级还原过程中— ？6?不仅不能得到长大，而且高温下矿石中石英、硅酸盐矿物与？60、？6304易于生成低熔点化合物铁橄榄石(2560.31(^)，当低熔点化合物发生软化和熔化后可形成液相，包裹在团块表面，影响还原气氛向团块内部扩散，使铁矿石的还原速度降低，并造成生产铁精粉的铁品位及金属回收率降低。同时，在直接还原过程中采用未氧化的球团矿，在还原的高温段球团强度较低(干球抗压强度只有80?100“个),难以满足回转窑还原的生产需要。
[0003]为使难选低品位微细粒铁矿石在直接还原过程中不产生液相，同时满足球团矿还原强度的需要，国内在对铁矿石直接还原温度降低到950?12001的情况下，采用的还原设备主要有隧道窑、转底炉和回转窑。隧道窑设备对球团矿的强度要求较低，但球团矿在隧道窑内一般需要停留30?40卜才能得到充分还原，造成隧道窑单窑产量较低；对于转底炉设备，由于物料在炉内停留时间一般为30?50111111，较短的还原时间造成产品的金属化率较低，不能满足炼钢转炉或电炉对还原铁质量的要求，同时转底炉设备较难实现大型化；对于回转窑设备，由于原矿制备的球团矿在回转窑高温段还原时强度较低甚至发生粉化现象，粉化的细粉在回转窑的高温下，其表面容易产生熔化现象，从而造成球团矿内部铁矿石还原的困难，同时熔化的细粉粘附在回转窑的窑壁上，造成窑体的结圈现象，从而造成回转窑还原质量下降。
[0004]在难选低品位微细粒铁矿石回转窑直接还原设备改进方面，国内为提高球团矿直接还原前的强度，在还原回转窑设备前设置了链篦机，但由于链篦机的工作温度为1000?11001，此过程中铁矿石的氧化反应有限，对球团矿强度提高幅度较小，同时链篦机料层中上部球团矿强度较高、底部球团矿强度较低，在回转窑直接还原中较低强度的球团矿还是容易产生粉化现象，造成还原矿在磨选后金属回收率降低。为提高铁矿石回转窑直接还原的金属回收率，国内还采取了延长还原时间提高金属化率的方法，但出现了回转窑产能较低、能耗较高的问题。实用新型内容
[0005]本实用新型针对难选低品位微细粒铁矿石直接还原中存在的球团矿强度及金属回收率较低的问题，提供了一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统。
[0006]为此，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统，包括依次连接的链篦机、氧化回转窑、环冷机、还原回转窑和余热回收装置。
[0008]进一步地，所述余热回收装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。
[0009]进一步地，所述换热管包括一级换热管和二级换热管，所述一级换热管位于二级换热管上方，且罐体内一级换热管所在区域形成一级换热区，二级换热管所在区域形成二级换热区。
[0010]本实用新型的有益效果在于:
[0011](I)解决了难选低品位微细粒铁矿石直接还原中球团强度低及还原易产生液相的难题；
[0012](2)本实用新型生产系统通过提高铁氧化物晶粒大小的方法，可使难选低品位微细粒铁矿石直接还原后金属回收率从70%左右提高到85%以上，金属化铁粉品位达到80%以上；
[0013](3)还原时间短，产率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的系统连接示意图；
[0015]图2为本实用新型余热回收装置的结构示意图；
[0016]图中，1-链篦机，2-氧化回转窑，3-环冷机，4-还原回转窑，5-余热回收装置，51-罐体，52-物料入口，53-物料出口，54-延续还原区，55-—级换热区，56-二级换热区，57- —级换热管，58- 二级换热管，59-还原气体出口。
[0017]
【具体实施方式】
[0018]如图1和2所不,一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统,包括依次连接的链篦机1、氧化回转窑2、环冷机3、还原回转窑4和余热回收装置5 ;所述余热回收装置5包括罐体51，罐体51设有物料入口 52、物料出口 53，罐体的上腔为延续还原区54，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，罐体51的上腔连通有还原气体出口 59，用于将还原过程中产生的多余还原气体排出，维持罐体51内气压的平衡；所述换热管包括一级换热管57和二级换热管58, —级换热管57位于二级换热管58上方，且罐体51内一级换热管57所在区域形成一级换热区55，二级换热管58所在区域形成二级换热区56。
[0019]一种采用上述生产系统进行的难选低品位微细粒铁矿石直接还原工艺，包括如下工艺步骤:
[0020](I)磨选及造球:原料难选低品位微细粒铁矿石选择铁品位为25?35%、S12含量为25?48%及嵌布粒度为5?20 μ m的铁矿石；将原料铁矿石在磨矿到粒度-200目占80%以上后进行磁选富集，得到铁品位为35?45%的粗精矿粉，得到的粗精矿粉与煤粉、膨润土按100:1:1?3质量比混合后进行润磨、造球，得到粒度为8?16111111的球团矿；
[0021](2)链篦机干燥及预固结:球团矿加入到链篦机后，控制加热时间为20?25-11,球团矿从链篦机排出后的温度为900?9501，使球团矿得到干燥、预热并在氧化过程中完成预固结；且所述链篦机选择四段式设备结构，球团矿加入到链篦机后，采用从余热回收装置二级换热区排出的350?4501空气、一级换热区排出的600?7001空气、环冷机排出的700?8001空气及氧化回转窑排出的温度为1000?11001烟气依次对链篦机四个工艺段进行分级干燥和加热；经过该步骤后可使球团矿的？60含量降低到8?10% ；
[0022](3)氧化回转窑焙烧:将900?9501的球团矿送入到氧化回转窑中，控制加热温度为1250?13001、时间为25?35-11 ；氧化回转窑加热热源采用从还原回转窑排出的⑶含量为50?70%的高温烟气，助燃空气采用从环冷机排出的1050?11501的高温空气；经过该步骤后可使？60含量进一步降低到5?6% ；
[0023](4)环冷机降温:1250?13001的氧化球团矿进入到环冷机中，使球团矿温度降到950?10501 ；环冷机采用从余热回收装置二级换热区排出的350?4501空气对氧化球团矿进行降温，且环冷机采用两段空气冷却结构，从环冷机前段排出的空气温度为1050?11501，从环冷机后段排出的空气温度为700?8001，冷却时间为10-150111 ；经过该步骤后可使？60含量降到1%以下；
[0024](5)还原回转窑焙烧:950?10501的氧化球团矿与外配煤粉按100: 40?50质量比混合后加入到还原回转窑中，控制加热温度为1050?11501、时间为60?120-11 ；
[0025](6)余热回收:将1050?11501金属化球团加入到余热回收装置中，使金属化球团的温度降低到2001以下，然后从余热回收装置中排出；
[0026]所述余热回收的具体过程为:1050?11501金属化球团进入到余热回收装置后，在延续还原区内利用自身余热与碳进行进一步还原反应，然后球团进入换热区，在一级换热区与通入一级换热管的常温空气经过换热后，使一级换热管出口端排出的空气温度提高到600?7001 ；在二级换热区与通入二级换热管的常温空气经过换热后，使二级换热管出口端排出的空气温度提高到350?4501，然后，将温度降低到2001以下的金属化球团从余热回收装置物料出口排出；
[0027](7)金属化球团磨选:将金属化球团在磨矿到粒度-200目占80%以上后进行磁选，得到金属回收率为85%以上、铁品位在80%以上金属化铁粉。
[0028]上述步骤(2) (3) (4)过程中，铁矿石中？6304、？60逐步氧化为3-？6203，含量逐步降低到1%以下，铁氧化物晶粒得到长大，球团矿强度逐步得到提高。由于生成的？6203有较强迁移能力，随着氧化焙烧温度的提高，？6203通过初晶-发育晶-互连晶的依次形成，可在提高球团矿抗压强度的同时，使磁铁矿晶粒度得到一定的长大。通过？60、？6304、？6203的晶型转变及氧化可使铁矿石中？6203晶粒由5?20 4 III长大到74 4 III以上。根据铁矿石中铁氧化物晶粒长大可提高直接还原产品的铁品位及金属回收率的原理，即提高铁氧化物晶粒大小后，使得步骤(7)磨矿后粘贴于金属铁颗粒表面上的脉石杂质易于磁选分离，从而提高金属回收率及铁品位。
[0029]另外，本实用新型直接还原设备使用氧化球团矿进行还原，由于氧化后球团矿具有更高的含氧量，可使还原过程中产生大量的002，002再与碳进行气化反应，提高了还原介质中CO浓度，从而提高了铁矿石的还原速度，缩短了还原时间，提高了单炉的产量，可使直接还原设备的单炉年产由10?20万吨提高到百万吨级以上。
【权利要求】
1.一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统，其特征在于，包括依次连接的链篦机、氧化回转窑、环冷机、还原回转窑和余热回收装置； 所述余热回收装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。
2.根据权利要求1所述的一种难选低品位微细粒铁矿石直接还原生产系统，其特征在于，所述换热管包括一级换热管和二级换热管，所述一级换热管位于二级换热管上方，且罐体内一级换热管所在区域形成一级换热区，二级换热管所在区域形成二级换热区。
【文档编号】C21B13/08GK204125475SQ201420427920
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】王明华, 张志刚, 权芳民, 展仁礼, 雷鹏飞, 付涛, 寇明月, 田军, 白江虎, 靳建毅, 张彦荣 申请人:甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司