本发明属于矿物加工技术领域，涉及一种铁矿石粉多级风力分级系统及利用该系统进行铁矿石粉风力分级的方法。
背景技术：
我国难选铁矿石的性质复杂，矿物组成主要为镜铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等弱磁性矿物。由于难选弱磁性矿物经过磁化焙烧后，矿石中的铁矿物将以强磁矿物为主，因此，采用磁化焙烧-磁选工艺处理难选铁矿石是最为有效的方法。目前国内采用的难选铁矿石磁化焙烧设备主要有竖炉和回转窑。竖炉主要处理入炉粒度为15～100mm的块矿；回转窑主要用来处理粒度为0～25mm的铁矿石粉，而且回转窑焙烧所得焙烧矿的磁化质量和分选指标均要优于竖炉。但在传统回转窑磁化焙烧工艺中，铁矿石粉采用全粒级入窑，存在着回转窑容易结圈的问题，需要经常停窑清除结圈，影响了生产效率，制约了回转窑在国内的推广和应用。经发明人长期生产实践和研究发现，1mm以下微细铁矿石颗粒的入窑是导致回转窑结圈的最主要原因。当0-1mm的微细粒级铁矿石物料随同入窑磁化焙烧时，由于加热用燃料燃烧所产生的高温高速气流及1400～1800℃燃烧火焰很容易将粉状物料中的这部分微细粒级粉料“悬扬”起来；而且由于1mm以下粒径的矿石颗粒比表面积大，单位质量吸收热量多，相比于大粒径颗粒，微细颗粒更容易受热软化或融化，所以部分“悬扬”起来的微细铁矿石颗粒一旦接触到燃烧火焰就会被瞬间加热至软化或处于熔融状态，处于软化或熔融状态的铁矿石颗粒如果在悬浮过程中得不到冷却凝固，就会随窑内气流运动粘结到回转窑的窑壁上，逐渐累积就形成结圈，影响回转窑的正常使用。因此，对铁矿石粉中1mm以下的微细颗粒进行去除，然后再送入回转窑进行焙烧，即可达到防止结圈的目的。所以需要一种能够对铁矿石粉进行准确分级，并且主要是将0-1mm粒级粉分选出来的粒度分级系统。传统粒度分级方式有机械分级（主要指机械筛）和风力分级，机械分级精度较差，一般只能对5mm以上粒级的铁矿石粉进行分级，难以做到5mm以下粒度的精确分级。风力分级是以气体（烟气或空气）为风选介质，利用不同粒度物料其质量比表面积的差异及对固定风力的敏感程度不同的特性，将其进行粒度分级的一种方法，具有较高的分选精度。现有的风选设备类型有水平分选器（又称卧式风选器）、垂直气流风选器（又称立式风选器）及旋风风选器，而且与水平风选器相比，垂直风选器和旋风风选器的分选精度较高。但以上风力分选器都有特定的粒度处理范围，单独采用都无法处理0～5mm这一较宽粒度范围的精确分级，目前，也没有一种可供直接采用的能够对0～5mm粒级的铁矿石粉进行精确分级的综合风力分级系统。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于针对现有技术存在的问题，提供一种能够对0-5mm粒级的铁矿石粉进行精确分级的多级风力分级系统。本发明的另一目的在于提供一种利用上述分级系统进行0-5mm粒级铁矿石粉风力分级的方法。为此，本发明采用如下技术方案：一种铁矿石粉多级风力分级系统，包括一级垂直风选器、二级垂直风选器、旋风风选器、布袋收集器、第一料仓、第二料仓、第三料仓及排风口；所述一级垂直风选器、二级垂直风选器及旋风风选器均包括进料口和出料口，所述一级垂直风选器和二级垂直风选器的底部还设有入风口，所述布袋收集器包括进料口和出风口；所述一级垂直风选器的进料口连接有料斗、出料口与二级垂直风选器的进料口相连接，一级垂直风选器的进料口一侧设有鼓风机，且所述鼓风机的出风口分别通过第一风管和第二风管与一级垂直风选器的入风口和二级垂直风选器的入风口相连通，一级垂直风选器和二级垂直风选器的底端连分别通过第一料管和第二料管连接第一料仓；二级垂直风选器的出料口连接旋风风选器的进料口；所述旋风风选器的出料口连接布袋收集器的进料口，旋风风选器的底端连接第二料仓；所述布袋收集器的出风口通过排风管连接排风口，布袋收集器的底端连接第三料仓。进一步地，所述排风管上连接有抽风机。当布袋收集器内的风选介质不能快速排出时，可启动抽风机将布袋收集器内的风选介质及时排出。一种利用上述分级系统进行0-5mm粒级铁矿石粉风力分级的方法，是将粒度为0-5mm、含水量小于6%的铁矿石粉由料斗及一级垂直风选器的进料口均匀送入一级垂直风选器内，在鼓风机风力作用下，铁矿石粉依次通过一级垂直风选器、二级垂直风选器、旋风风选器及布袋收集器进行粒度分级；分级过程中控制鼓风机的出风口风压为15-20Kpa，控制系统的固气比为1-3kg／m3，控制一级垂直风选器入风口的风速为25-30m／s、二级垂直风选器入风口的风速为20-25m／s、旋风风选器进料口的风速为10-20m／s、布袋收集器进料口的风速为2-3m／s；具体分级过程如下：（1）在一级垂直风选器风选作用下，2-5mm粒级的铁矿石粉沉降至一级垂直风选器底部并进入第一料仓，0-2mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经二级垂直风选器的进料口进入二级垂直风选器；（2）在二级垂直风选器风选作用下，1-2mm粒级的铁矿石粉沉降至二级垂直风选器底部并进入第一料仓，0-1mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经旋风风选器的进料口进入旋风风选器；（3）在旋风风选器的风选作用下，0.15-1mm粒级的铁矿石粉沉降至旋风风选器底部并进入第二料仓，0-0.15mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经布袋收集器的进料口进入布袋收集器；（4）在随风选介质通过布袋收集器时，0-0.15mm粒级的铁矿石粉附着于布袋收集器袋壁或沉降于布袋收集器底部，分级结束后将0-0.15mm粒级的铁矿石粉全部抖落至第三料仓，布袋收集器内的风选介质则通过排风管及排风口排出。进一步地，所述风选介质为空气或回转窑进行铁矿石磁化焙烧后排出的烟气。当风选介质为烟气时，一方面可以实现回转窑尾气利用，另一方面还可以利用烟气余热对铁矿石粉同时进行干燥。本发明分级方法中所述“系统的固气比”是指单位时间内铁矿石粉的加料量与鼓风机鼓入系统内的风量之间的比值。此外，各风选器的入口风速一方面取决于风源即鼓风机出风口的风压和系统固气比，另一方面取决于风选器风道的口径，一级垂直风选器和二级垂直风选器入风口的风速则还取决于二者对鼓风机出风口鼓出风量的分配。本发明是在机械分级结果的基础上，即以机械分级得到的0-5mm粒级铁矿石粉为初始物料，利用不同风选设备的配合将0-5mm粒级铁矿石粉进行精确分级。风选结束后，1-5mm粒级的铁矿石粉可直接进入回转窑进行磁化焙烧；0.15-1mm粒级的铁矿石粉可经润磨后进行强磁选，或造球后进行磁化焙烧；0-0.15mm粒级的铁矿石粉则可不经磨矿直接进行强磁选，或造球后进行磁化焙烧。本发明的有益效果在于：通过现有风选装置的合理匹配和组合，实现了0-5mm粒级铁矿石粉粒度的精确分级；通过有效分选出1-5mm粒级的铁矿石粉，大大减少了0-1mm粒级铁矿石粉入窑的机会，从而有效解决了回转窑容易结圈的难题、为提高回转窑的生产效率创造了条件。附图说明图1为本发明铁矿石粉多级风力分级系统的结构示意图。具体实施方式实施例1如图1所示，一种铁矿石粉多级风力分级系统，包括一级垂直风选器1、二级垂直风选器2、旋风风选器3、布袋收集器4、第一料仓12、第二料仓13、第三料仓14及排风口6；一级垂直风选器1包括进料口101、出料口102及设于其底部的入风口103；二级垂直风选器2包括进料口201、出料口202及设于其底部的入风口203；旋风风选器3包括进料口301、出料口302；布袋收集器4包括进料口401和出风口402；一级垂直风选器1的进料口101连接有料斗9、出料口102与二级垂直风选器2的进料口201相连接，一级垂直风选器1的进料口101一侧设有鼓风机8，且鼓风机8的出风口801分别通过第一风管10和第二风管11与一级垂直风选器1的入风口103和二级垂直风选器2的入风口203相连通，一级垂直风选器1和二级垂直风选器2的底端分别通过第一料管15和第二料管16连接第一料仓12；二级垂直风选器2的出料口202连接旋风风选器3的进料口301；旋风风选器3的出料口302连接布袋收集器4的进料口401，旋风风选器3的底端连接第二料仓13；布袋收集器4的出风口402通过排风管5连接排风口6，布袋收集器4的底端连接第三料仓14；排风管5上还连接有抽风机7。现有地，一级垂直风选器1和二级垂直风选器2分别具有竖置并呈直线曲折的风道104和风道204，旋风风选器3则具有竖置并螺旋向上的风道303。本实施例中，一级垂直风选器1的风道104的行程为7m，二级垂直风选器2的风道204的行程为5m，旋风风选器3的风道303的行程为3.5m，且各风选器风道的行程即为铁矿石粉在各风选器中的运动行程。利用上述分级系统进行0-5mm粒级铁矿石粉风力分级的方法，是将粒度为0-5mm、含水量小于6%的铁矿石粉由料斗及一级垂直风选器1的进料口101均匀送入一级垂直风选器1内，以空气为风选介质，在鼓风机8风力作用下，铁矿石粉依次通过一级垂直风选器1、二级垂直风选器2、旋风风选器3及布袋收集器4进行粒度分级；分级过程中控制鼓风机8的出风口801的风压为15Kpa，控制系统的固气比为2kg／m3，控制一级垂直风选器1的入风口103的风速为30m／s、二级垂直风选器2的入风口203的风速为20m／s、旋风风选器3的进料口301的风速为15m／s、布袋收集器4的进料口401的风速为3m／s；具体分级过程如下：（1）在一级垂直风选器1风选作用下，2-5mm粒级的铁矿石粉沉降至一级垂直风选器1底部并进入第一料仓12，0-2mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经二级垂直风选器2的进料口201进入二级垂直风选器2；（2）在二级垂直风选器2风选作用下，1-2mm粒级的铁矿石粉沉降至二级垂直风选器2底部并进入第一料仓，0-1mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经旋风风选器3的进料口301进入旋风风选器3；（3）在旋风风选器3的风选作用下，0.15-1mm粒级的铁矿石粉沉降至旋风风选器3底部并进入第二料仓13，0-0.15mm粒级的铁矿石粉则随风选介质经布袋收集器4的进料口401进入布袋收集器4；（4）在随风选介质通过布袋收集器4时，0-0.15mm粒级的铁矿石粉附着于布袋收集器4袋壁或沉降于布袋收集器底部，分级结束后将0-0.15mm粒级的铁矿石粉全部抖落至第三料仓14，布袋收集器4内的风选介质则通过排风管5及排风口6排出。分级结束后，对第一料仓12收集到的铁矿石粉进行取样检测，测得0-1mm粒级的铁矿石粉占3%，达到了有效分离0-1mm粒级铁矿石粉的目的。实施例2本实施例铁矿石粉多级风力分级系统同实施例1。本实施例的利用上述分级系统进行0-5mm粒级铁矿石粉风力分级的方法，是将粒度为0-5mm、含水量小于6%的铁矿石粉由料斗及一级垂直风选器1的进料口101均匀送入一级垂直风选器1内，以空气为风选介质，在鼓风机8风力作用下，铁矿石粉依次通过一级垂直风选器1、二级垂直风选器2、旋风风选器3及布袋收集器4进行粒度分级；分级过程中控制鼓风机8的出风口801的风压为18Kpa，控制系统的固气比为1kg／m3，控制一级垂直风选器1的入风口103的风速为27m／s、二级垂直风选器2的入风口203的风速为25m／s、旋风风选器3的进料口301的风速为10m／s、布袋收集器4的进料口401的风速为2m／s；具体分级过程同实施例1。分级结束后，对第一料仓12收集到的铁矿石粉进行取样检测，测得0-1mm粒级的铁矿石粉占4%，达到了有效分离0-1mm粒级铁矿石粉的目的。实施例3本实施例铁矿石粉粒度风力分级系统同实施例1。本实施例的利用上述分级系统进行0-5mm粒级铁矿石粉粒度风力分级的方法，是将粒度为0-5mm、含水量小于6%的铁矿石粉由料斗及一级垂直风选器1的进料口101均匀送入一级垂直风选器1内，以回转窑烟气为风选介质，在鼓风机8风力作用下，铁矿石粉依次通过一级垂直风选器1、二级垂直风选器2、旋风风选器3及布袋收集器4进行粒度分级；分级过程中控制鼓风机8的出风口801的风压为20Kpa，控制系统的固气比为3kg／m3，控制一级垂直风选器1的入风口103的风速为25m／s、二级垂直风选器2的入风口203的风速为23m／s、旋风风选器3的进料口301的风速为20m／s、布袋收集器4的进料口401的风速为2.5m／s；具体分级过程同实施例1。分级结束后，对第一料仓12收集到的铁矿石粉进行取样检测，测得0-1mm粒级的铁矿石粉占2%，达到了有效分离0-1mm粒级铁矿石粉的目的。