专利名称：一种褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法及还原焙烧炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用褐铁矿(Fe203.XH20)和菱铁矿(FeC03) 还原为磁铁矿的工艺以及在还原磁化中专用设备的改进，特别是一种 褐铁矿(Fe203.XH20)和菱铁矿(FeC03)生产为铁精粉的方法及还 原焙烧炉，适用于褐铁矿和菱铁矿经还原热处理变性为疏松多孔、大 比表面、经细磨为强磁性磁铁矿精粉的选矿工艺，也适用于赤铁矿和 镜铁矿。技术背景铁精粉是用来冶炼铁的主要原料，目前生产铁精粉的方法主要有 两种，—种是磁铁矿物理分离法，另一种是化学分离精选提纯法。采 用磁铁矿物理分离法生产铁精粉，虽然工艺简单、比较容易制取，但 因制取的铁精粉颗粒为实心扁平体、比表面小、杂质含量高，故影响 粉末冶金和钢铁冶炼的质量和效益。对于品位较低的褐铁矿、菱铁矿、 赤铁矿主要的选矿方法 一种是利用重选法进行分离富集，但因如二 氧化硅等一类的杂质与铁基结合状态紧密，要把品位为30-50%的原 矿提高到60%以上的精矿，显然难以提纯富集，即便是高品位的菱铁 矿，也不能直接冶炼，因此，大部分低品位组分复杂的褐铁矿及绝大 部分的菱铁矿、镜铁矿都弃之不用，造成了矿产资源的浪费；另一种 为化学分离浮选法，但是细磨和化学分离成本很高，效益不甚显著-. 第三种为强磁分离，但效果也不明显。中国专利200510068608.9公
开了一种"菱、褐、赤混合性铁矿石的保磁还原焙烧工艺"，釆用设 有上、下两排烧嘴的竖炉，在负压下及稀还原剂气氛中运作，将矿料粉碎为75-20mm粒级后从炉顶装入炉膛，在15(TC时，矿石表面的附 着水蒸发，在300-400'C时脱水，在600'C时脱水完毕，在400-56(TC 时，菱铁矿分解，赤铁矿还原，在分解还原延伸段充分反应后，实现 矿块通体磁化，该工艺的缺点在于由于矿料在竖炉中是靠重力自然 下行，矿料不产生翻动，且矿料下行速度难以控制，影响受热的均匀 性，还原反应速度不一、存在生烧和过烧现象；另外还原铁精粉疏松 性仍较差。目前使用的回转炉由旋转炉体、托轮、、托轮轨、电机构 成，炉体口部开放，无论是用于球团烧结、石灰制造等，其工作气氛 都是氧化性或弱氧化性，同时矿料冷却无论在炉内还是在炉外都是氧 化冷却，而生产还原铁精粉或还原铁粉，其焙烧冷却环境必须是还原 性或保护性非氧化气氛，故目前使用的回转炉不适合生产铁精粉。发明内容本发明的目的在于提供一种矿料可在自动翻转、匀速升温、正压 状态下匀速运行和还原性或保护性非氧化气氛下生产强磁性铁矿，并 同时对强磁性铁矿细磨磁选为铁精粉的褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法。本发明的另一目的在于提供一种能实现矿料自行翻转、匀速升 温、正压状态下匀速运行和提供还原性或保护性非氧化气氛，且能快 速冷却还原磁化的褐铁矿和菱铁矿倾斜旋转式还原焙烧炉。通过此方 法和此种倾斜旋转式还原焙烧炉，而后进行物理分离富集，使生产出 的铁精粉疏松多孔、比表面大。为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是 一种褐铁矿和菱 铁矿生产铁精粉的方法，所用的原料主要为褐铁矿和菱铁矿，也可选 用镜铁矿、赤铁矿、硫酸渣，使用生产时，先对褐铁矿和菱铁矿矿石粉碎，过筛分级，其粒径《75mm，作为矿料，其特征在于它由以下 生产步骤完成a、按照炉产量设计倾斜旋转式还原焙烧炉采用倾斜旋转式还 原焙烧炉，其炉体一端高， 一端低，将矿料从炉体高的一端加入，煤 气和空气从炉体低的一端加入，在炉体的转动下，矿料翻动，由于旋 转炉体倾斜，故使矿料在转动的同时向旋转炉体低的一端运行，矿料 从远离加热点的一端匀速的向趋近加热点的一端移动，使矿料匀速升 温，旋转炉体腔内的温度变化为从炉体高的一端到低的一端逐步升温 到趋近加热点处的650-900X:，炉体腔内的气压比炉体外的气压大 250Pa-350Pa，炉腔内气氛为还原气氛；在65(TC-卯0。C温度下，矿料在Pco^15。/。、 Po2《2。/。的还原气氛中完成如下化学变化对于Fe203.XH20+CO - Fe304+X2H2d(l"C02个①T:650。C 卯0。C对于菱铁矿FeC03-^-^Fe304+C^+C02个 ②T》600。C并于卯0。C完成Fe304+ CO- Fe+ C02t ③900'C 1反应③是利用粉末冶金技术使磁化块产生纯铁相，即表示本方法生产 的铁精粉含铁量，不仅利用传统选矿工艺富集，同时亦可利用粉末冶 金技术加以提高，使之TTe^65n/。。
b、 冷却还原焙烧的矿料，首先在旋转炉体的喷水段翻转降温， 然后进入冷却仓内，矿料在穿过冷却仓冷却的同时通入CO气或N气， 当料温《35(TC时出炉，即可得强磁铁矿；c、 冷却仓下端口插入水封槽内，对冷却仓进行水封，防止氧化 性气体进入冷却仓，影响磁性强度，强磁铁矿从冷却仓的下口落入水 封槽内，再对于沉淀于水封槽内的强磁铁矿用扒料机扒出；d、 对强磁铁矿进行球磨，然后再通过磁选分离制得还原铁精粉; E、经过磁选分离后的尾矿，直接应用于水泥制造的半熟料。-一种用于褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的还原焙烧炉，由旋转炉 体、炉体固定齿轮、托轨、托轮、转动齿轮、电机、高端固定台架、 冷却仓构成，其特征在于在旋转炉体的高端和低端分别设高固定端筒 体罩和低固定端筒体罩，旋转炉体的高端和低端分别插在高固定端筒 体罩和低固定端筒体罩的口内，并由密封圈密封，低固定端筒体罩的下侧口焊接固定在冷却仓的上口壁上，旋转炉体的长度和旋转炉体的 倾斜角度及旋转炉体的转速由炉产量和工艺要求确定，在低固定端筒 体罩的底壁上插入煤气喷管，煤气喷管的喷口伸至与旋转炉体外壁喷 水段的内边沿相一致的位置，煤气喷管的外端连接煤气加压机，在煤 气喷管上设三通，通过三通连接上鼓风管，鼓风管连接鼓风机，通过 鼓风加氧，使煤气喷管从喷口喷出的煤气燃烧，成为氧化焰，在旋转 炉体的下端炉体的上侧设喷水管，通过向旋转炉体的外壁上喷水，使 焙烧的矿料运行到喷水段时进行初步冷却，低固定端筒体罩的下侧口 与冷却仓的内腔相连通，在冷却仓的内腔设螺旋状冷凝水管，螺旋状
冷凝水管的一个伸出端头接冷水输入管，另--个伸出端头连接冷凝循 环水输出管，冷却仓的下端口插入水封槽内，在冷却仓上连接煤气输 入管，煤气进入冷却仓内后，向上运行，与初步降温的磁化的焙烧矿 料相向运行，在冷却仓内可对初步降温的矿料进一步降温磁化，形成 强磁铁矿，还原的强磁铁矿进入水封槽内后，再由扒料机扒出；在高 固定端筒体罩和固定低端筒体罩上均设有压力表，在高固定端筒体罩 上还设有烟囱、加料斗，在烟囱内设压力调节球阀，在低固定端筒体 罩上设水汽输出囱，在水汽输出囱上也设压力调节球阀，使旋转炉体 内保持正压，其旋转炉体内的压力值可从压力表上测知，并通过压力 调节球阀的调节使炉体内的压力控制在比大气压大250-350Pa范围 内在旋转炉体的内壁上从煤气喷管的喷UJ以上部分设耐火内衬。本发明的有益效果在于与目前使用的铁精粉生产技术及低品位 褐铁矿和菱铁矿竖炉负压生产铁精粉的方法相比，不仅资源丰富、生 产成本低，而且矿料能在匀速翻转和匀速运行的过程中，从低温匀速 升为高温，并在正压下还原，冷却迅速，同时利用粉末冶金技术控制 铁精粉含铁量，降低了其活化能，增加了其化学反应能力，故铁精粉 的产量高、质量好、疏松多孔、比表面大、松装密度大，可以极大降 低球团烧结和钢铁冶炼的制造成本，如降低冶炼温度、降低高炉焦比 等，同时可根据其独特表面特性，直接利用这种铁精粉制造氧化铁红， H、 N合成铁催化剂或者是制造超纯铁精粉(TFe》71.5)。
图1为本发明的还原焙烧炉装配前视示意图。 图2为本发明的沿旋转炉体轴向剖视示意图。
具体实施方式
参照附图1、 2制作本发明。该用于褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉 的还原焙烧炉，由旋转炉体l、炉体固定齿轮2、托轨26、托轮23、 转动齿轮3、电机4、高端固定台架7、冷却仓8构成，在旋转炉体l 的高端和低端分别设高固定端筒体罩5、低固定端筒体罩6，旋转炉 休1的高端和低端分别插在高固定端筒体罩5和低固定端筒体罩6的 口内，并由密封圈14密封，低固定端筒体罩6的下侧口焊接固定在 冷却仓8的上口壁上，旋转炉体1的长度和旋转炉体1的倾斜角度及 旋转炉体1的转速由炉产量和工艺要求确定，在低固定端筒体罩6的 底壁上插入煤气喷管9，煤气喷管9的喷口 10伸至与旋转炉体1外 壁喷水段的内边沿相一致的位置，煤气喷管9的外端连接煤气加压 机，在煤气喷管9上设三通n，通过三通11连接上鼓风管12，鼓风 管12接鼓风机，在旋转炉体1的下端炉体的上侧设喷水管13，低同 定端筒体罩6的下侧口与冷却仓8的内腔相通，在冷却仓8的内腔设 螺旋状冷凝水管，螺旋状冷凝水管的一个伸出端头接冷水输入管15， 另一个伸出端头连接冷凝循环水输出管16，冷却仓8的下端口插入 水封槽17内，在冷却仓8上连接上煤气输入管18:在高固定端筒体 罩5和低固定端筒体罩6上均设有压力表24，在高固定端筒体罩5 匕还设有烟囱19、加料斗25，在烟囪19内设压力调节球阀22，在 低固定端筒体罩6上设水汽输出囱21，在水汽输出囱21上也设压力 调节球阀；在旋转炉体1的内壁上从煤气喷管9的喷口 10以上部分
设耐火内衬20。 实施例1采用本地的褐铁矿和菱铁矿矿石，按照炉年产量为20万吨建立 倾斜旋转式还原焙烧炉，按以下步骤生产首先对褐铁矿和菱铁矿矿石粉碎，过筛制成粒径为《75mm的矿料a、根据焙烧工艺要求，设计倾斜旋转式还原焙烧炉炉年产量 为20万吨，炉体长50m，斜度为5度，采用该倾斜旋转式还原焙烧 炉，将矿料从旋转炉体的高端加入，煤气和空气从旋转炉体低的一端 加入，在旋转炉体的转动下，使矿料翻动，由于旋转炉体倾斜，故使 矿料在转动的同时向旋转炉体低的一端运行，使矿料匀速升温，逐步 升温到800'C，旋转炉体内的气压比炉体外的气压大300Pa，矿料在 正压还原气氛状态下运行，在运行到旋转炉体下部的喷水段时，进行 初步冷却还原磁化；b、 冷却还原焙烧的矿料从炉体喷水段进入冷却仓内后，焙烧 的矿料在穿过冷却仓冷却的同时通入CO气；c、 冷却仓的下端口插入水封槽内，对冷却仓下端口进行水封， 防止气体进入冷却仓，磁铁矿从冷却仓的上端口进入水槽内，再对于 沉淀于水封槽内的磁铁矿用扒料机扒出，制得还原磁铁矿。d、 对磁铁矿进行球磨，然后再通过磁选分离，制得还原铁精粉。 E、经过磁选分离后的尾矿，直接应用于水泥制造的半熟料。
权利要求
1、一种褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法，所用的原料主要为褐铁矿和菱铁矿，使用生产时，先对褐铁矿和菱铁矿矿石粉碎，过筛分级，其粒径≤75mm，作为矿料，其特征在于它由以下生产步骤完成a、按照炉产量设计倾斜旋转式还原焙烧炉采用倾斜旋转式还原焙烧炉，其炉体一端高，一端低，将矿料从炉体高的一端加入，煤气和空气从炉体低的一端加入，在炉体的转动下，矿料翻动，矿料从远离加热点的一端匀速的向趋近加热点的一端移动，旋转炉体腔内的温度变化为从炉体高的一端到低的一端逐步升温到趋近加热点处的650-900℃，炉体腔内的气压比炉体外的气压大250Pa-350Pa；炉内气氛为还原性；b、冷却还原焙烧的矿料，首先在旋转炉体的喷水段翻转降温，然后进入冷却仓内，矿料在穿过冷却仓冷却的同时通入CO气或N气，当料温≤350℃时出炉，即可得强磁铁矿；c、冷却仓下端口插入水封槽内，对冷却仓进行水封，强磁铁矿从冷却仓的下口落入水封槽内，再对于沉淀于水封槽内的强磁铁矿用扒料机扒出；d、对强磁铁矿进行球磨，然后再通过磁选分离制得还原铁精粉。
2、 根据权利要求1所述的一种用于褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉 的还原焙烧炉，由旋转炉体(1)、炉体固定齿轮(2)、托轨(26)、 托轮(23)、转动齿轮(3)、电机(4)、高端固定台架(7)、冷却仓(8) 构成，在旋转炉体(1)的高端和低端分别设高固定端筒体罩(5 )、 低固定端筒体罩(6)，旋转炉体(1)的高端和低端分别插在高固定 端筒体罩(5)和低固定端筒体罩(6)的口内，并由密封圈(14)密 封，低固定端筒体罩(6)的下侧口焊接固定在冷却仓(8)的上口壁 上，在低固定端筒体罩(6)的底壁上插入煤气喷管(9)，煤气喷管(9) 的喷口 (10)伸至与旋转炉体(1)外壁喷水段的内边沿相一致 的位置，在煤气喷管(9)上设三通(11)，通过三通(11)连接上鼓 风管(12)，在旋转炉体(1)的下端炉体的上侧设喷水管(13)，低 固定端筒体罩(6)的下侧口与冷却仓(8)的内腔相通，在冷却仓(8) 的内腔设螺旋状冷凝水管，螺旋状冷凝水管的一个伸出端头接冷水输 入管U5)，另一个伸出端头连接冷凝循环水输出管(16)，冷却仓(8) 的下端口插入水封槽(17)内，在冷却仓(8)上连接上煤气输入管(18);在高固定端筒体罩(5)和低固定端筒体罩(6)上均设有压 力表(24)，在高固定端筒体罩(5)上还设有烟囱(19)、加料斗(25)， 在烟囱(19)内设压力调节球阀(22)，在低固定端筒体罩(6)上设 水汽输出囱(21)，在水汽输出囱(21)上也设压力调节球阀；在旋 转炉体(1)的内壁上从煤气喷管(9)的喷口 (10)以上部分设耐火 内衬(20)。
全文摘要
本发明公开了一种褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法及还原焙烧炉，采用褐铁矿和菱铁矿或镜铁矿、赤铁矿、硫酸渣为原料，使用倾斜旋转式还原焙烧炉，炉腔压力为250-350Pa，在还原气氛条件下，矿料由低温旋转移动到650-900℃，并冷却磁化，最后经磁选成为铁精粉。采用本发明生产铁精粉，不仅资源丰富、生产成本低，而且可同时利用粉末冶金技术控制铁精粉含铁量，降低其活化能，增加其化学反应能力，故铁精粉的产量高、质量好、疏松多孔、比表面大、松装密度大，可以极大降低球团烧结和钢铁冶炼的制造成本，并能直接利用这种铁精粉制造氧化铁红，H、N合成铁催化剂或者是制造超纯铁精粉。
文档编号F27B7/00GK101117661SQ200610069619
公开日2008年2月6日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者乔爱英, 郭元杰 申请人:郭元杰