CN103205561B - 粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，采用球团烘干床与竖炉焙烧本体为一体化的炉型对难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧，对的粉矿进行干磨制粉后的原矿粉与还原煤粉和膨润土按一定比例进行配料和润磨，得到成份均匀和水份含量一定的混合料，进行造球，筛分后将合格的含碳球团，进行烘干入竖炉内进行磁化焙烧，球团经干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理，直接进入水中进行水淬，生产出合格的焙烧磁化矿。采用粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，焙烧矿磁选后可得到品位为62～63%的铁精矿，其金属回收率和铁精矿品位比采用强磁选工艺分别高出18~19%和13~14%。

Description

粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法

技术领域

本发明属于选矿技术领域，特别涉及一种粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法。

背景技术

1、铁矿石资源形势

目前，我国复杂难选铁矿石种类繁多，储量巨大，极其难选，而且多数矿石中有用矿物呈细粒至微细粒嵌布，需磨细至-0.074mm（-200目）占80%左右才能基本达到单体解离，一般采用常规的机械物理选矿工艺，很难以经济和高效的方式进行利用。

2、铁矿石选矿技术现状

目前，铁矿石选矿常用的技术有：铁矿石的湿磨选矿、磁铁矿的干磨干选、贫赤铁矿的闭路磁化焙烧、细粒铁矿石重选、各种型式的强磁场磁选等，采用的高效选矿设备、高效浮选药剂和新型选矿工艺，使选矿指标取得了较大进展。

目前，对于难选低品位铁矿石（品位为30~35%），而粉状难选铁矿石采用强磁选工艺，其金属回收率只有67~68%和铁精矿品位为48~49%。铁矿石磁化焙烧技术可分为煤基深度直接还原、煤基浅度直接还原、气基深度间接还原和气基浅度间接还原：（1）煤基深度直接还原是通过高温还原设备以煤为还原剂，在1200~1300℃温度下将矿石中Fe³⁺尽可能多地还原为金属Fe，目前国内工业化设备主要有转底炉、回转窑和隧道窑，因回转窑生产存在结圈、转底炉生产存在与炼铁或炼钢工序衔接的困难、隧道窑生产存在机械化程度低和产品质量不稳定等问题，使生产应用受到了限制；（2）煤基浅度直接还原是以煤为还原剂，将粉矿中Fe³⁺的三分之一还原转化为Fe²⁺，还原温度为750~850℃，目前国内工业化设备只有回转窑，生产中存在着矿石粘结和炉窑结圈的问题；（3）气基深度间接还原通过以煤气（CO与H₂为主体）为还原剂，将矿石中Fe³⁺尽可能多地还原为金属Fe，其工艺温度为950℃左右，生产中存在着能耗较高的问题；（4）气基浅度间接还原通过以煤气为还原剂，将块矿中Fe³⁺的三分之一还原为Fe²⁺，由于目前处理块矿的粒度范围为15~100mm，还原过程存在时间长、产能低和还原程度由表及里的不均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，以解决现有技术中由于铁矿石焙烧过程中各粒级差别较大，存在着矿石还原不均匀、焙烧成本高、回转窑生产中的结圈现象的问题。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案：一种粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法包括以下步骤：

A、原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，

B、铁矿石干磨和煤的球磨，铁矿石磨至细度大于325目占90%，煤磨至粒度为0.074mm的占96%；

C、含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按94.0~95.0: 2.5~3.0:2.5~3.0的比例进行配料混匀；

D、混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为6～8min；

E、混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，将含碳生球团筛分，生球团粒度为8～20mm，生球团含水量为7～9%；

F、含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理，干燥温度300～350℃，干燥时间20～30min，还原时间为40～60 min，焙烧温度为650～750℃，冷却带温度为500～550℃；

G、焙烧球团的冷却，竖炉排出的500～550℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出焙烧磁化矿。

作为本发明的进一步改进，所述B步骤中干磨采用雷蒙磨粉机，煤选用碳含量大于79.1%的烟煤。

作为本发明的进一步改进，所述D步骤中20mm的生球团与8mm的生球团之比为1：2—2.5。

作为本发明的进一步改进，所述F步骤中竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为24～28Kpa。

作为本发明的进一步改进，所述F步骤中干燥床料层厚度为3～4层含碳生球团，热气流速为2～3 m/s。

作为本发明的进一步改进，所述E步骤中含碳生球团制造时加入重量百分含量为0.5—1%的强化剂，强化剂为碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须外观呈白色粉末，松散，晶须呈微细纤维状，长度5～200μm，直径0.1～5μm，长径比大于20，溶解度小，一般为0.023 42g/L，密度较大，为1.68llg/cm³，堆积密度0.112lg/cm³，其在酸性溶液中可迅速溶解，对光的散射能力强，耐热性能好，受热在405℃下分解。具有优良的防火、阻燃性能。

作为本发明的进一步改进，所述F步骤含碳生球的竖炉焙烧过程中料层高度为，干燥带高度为1.0～1.1m、预热焙烧带高度为1.5～1.6m、均热带高度为3.1～3.2m和冷却带高度为3.4～3.5m。

作为本发明的进一步改进，所述F步骤含碳生球的竖炉焙烧过程中，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为1-3%。

下面从几个方面论述本发明：

一、本发明采用竖炉煤基浅度直接还原：以煤为还原剂，将粉矿中Fe³⁺的三分之一还原转化为Fe²⁺，还原温度为750~850℃，目前国内工业化设备只有回转窑，生产中存在着矿石粘结和炉窑结圈的问题；

煤基浅度直接还原机理：对煤基浅度直接还原的含碳球团（即在细粒度下，铁矿石与煤按一定比例混合所造的球团）而言，在焙烧条件下的主要化学反应如下：

mFe₂O₃.nH₂O=mFe₂O₃+nH₂O（褐铁矿受热脱结晶水）

3Fe₂O₃+C=2Fe₃0₄+CO（镜铁矿、赤铁矿被碳还原）

6Fe₂O₃+C=4Fe₃0₄+CO₂（镜铁矿、赤铁矿被碳还原）

3FeC0₃=Fe₃0₄+CO+2CO₂（菱铁矿受热分解）

3Fe₂O₃+CO=2Fe₃0₄+CO₂（镜铁矿、赤铁矿被CO还原）

CO₂+C=2CO（析出CO₂与碳产生气化反应）

由于固体碳和固体氧化铁颗粒之间的不完全接触，两个固相之间接触面太小，使Fe₂O₃和C直接反应是很有限的；因此，在含碳球团中，铁矿石颗粒和碳颗粒愈细，反应就愈有利。同时Fe₂O₃和C直接反应对还原含碳球团最大的贡献是产生了CO和CO₂，FeC0₃受热分解在生成Fe₃0₄时也产出了CO和CO₂，并在高温下由于CO₂的存在，含碳球团中的C被气化产生CO，使Fe₂O₃被还原成Fe₃0₄的反应持续下去。

在煤基浅度直接还原中，碳的气化反应在650℃才能较显著进行，其磁化焙烧温度也应在650℃以上。

二、本发明粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法的机理如下：含碳球团内部铁矿石粒子磁化焙烧过程是一个多相反应的过程。一定粒度的铁矿石同煤粉或还原气体发生化学反应，其过程可分为三个阶段：（1）扩散和吸附。还原气（固）体扩散后被铁矿石表面吸附。（2）化学反应。被吸附的还原气（固）体分子与铁矿石中的氧原子进行还原反应。（3）反应产物的脱附。反应后生成的气体产物脱离铁矿石表面，并沿着相反方向扩散到气相中去。

铁矿石中Fe₂O₃转化为Fe₃O₄的过程是：用还原剂脱掉矿粒外层的α-Fe₂O₃中的氧，同时氧化铁晶格可产生局部的变形，但由于晶格与各相邻部分的联系而使整个外层仍然保持着原有赤铁矿的结晶格子。随着反应过程的进一步脱氧，将引起局部变形的加强，致使α-Fe₂O₃的外层开始转化成含有一定数量细孔（铁的缺位结点）的γ-Fe₂O₃，并形成尖晶石型立方晶格γ-Fe₂O₃的薄外层。外面的所有结点被充满就转变成磁铁矿，这些磁铁矿有着与γ-Fe₂O₃相同的晶格。过剩的铁离子通过赤铁矿与γ-Fe₂O₃的界面迫使赤铁矿逐层地转变成γ-Fe₂O₃，即γ-Fe₂O₃层向矿粒的内部扩张。

三、铁矿石磁化焙烧影响质量的主要因素如下：

1）矿石粒度的影响：块矿在焙烧过程中会出现表层还原率高于内部还原率的不均匀现象。实验表明：平均还原率应比42.8%（铁矿石中的铁全部以Fe₃O₄形态存在时的理论值）略高一些，使矿石表层稍稍过还原，而内部则刚刚完成还原，磁选时才能得到较高的金属回收率。

2）温度的影响：铁矿石在磁化焙烧过程中，温度过高不仅可生成部分富氏体，而且可使矿石中的石英和氧化亚铁生成弱磁性的硅酸铁，降低了焙烧矿的磁性。因此，多数矿石适宜的焙烧温度为650～800℃。

3）还原气氛的影响：铁矿石在磁化焙烧中应保持一定的还原气氛。当焙烧温度为650～750℃和CO/CO₂比值大于0.42时就能使Fe₂O₃还原成为Fe₃O₄。但还原速度并不决定于气相中CO或H₂的浓度，而决定于还原反应生成物的气态分子（CO₂和H₂O）在矿石表面吸附的数量。吸附数量愈多，则对还原反应的阻碍作用愈大。

本发明炉内采用微氧化性气氛：竖炉在焙烧过程中，竖炉内炉气中含氧量为1-3%，其原因说明如下：在含碳球团中，由于固体碳和固体氧化铁颗粒之间的不完全接触，两个固相之间接触面积较小，使Fe₂O₃和C直接反应是很小的，本发明为提高含碳球团的反应速度，在竖炉内采用微氧化性气氛，使含碳球团中的碳在与炉气中的微量氧接触后，由于碳的缺氧反应而生成了一定量的CO，从而提高了含碳球团内部还原气氛浓度，也就提高了还原反应速度，同时Fe₂O₃和C直接反应对还原含碳球团最大的贡献是产生了CO和CO₂，FeC0₃受热分解在生成Fe₃0₄时也产出了CO和CO₂，并在高温下由于CO₂的存在，含碳球团中的C被气化产生CO，使Fe₂O₃被还原成Fe₃0₄的反应持续下去。

4）焙烧时间的影响：铁矿石磁化焙烧时，当焙烧温度一定时，随粒度的增大其焙烧时间应增加；但在焙烧粒度一定时，随焙烧温度的提高，其焙烧时间相应减小。

四、粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法的关键技术

（1）煤种的选择：还原煤粉的粘结性对磁化焙烧工艺和设备的选择有重要的影响。粘结性强的煤，在焙烧过程中容易结块，妨碍球团内部气体流通，影响焙烧质量，一般不能使用。抗爆性差的煤，在进入还原区后容易爆裂，也会影响球团内部的气体流动，这种煤一般也不能使用。

（2）含碳球团的强度：含碳球团的高温强度与低温强度有较大的差别，因为球团在加热或高温还原的过程中，球团内部会产生一系列的物理化学变化，这都将引起球团的高温强度下降，并容易造成球团的开裂或粉化现象。在含碳球团制造时应加入一定量的强化剂。

（3）含碳球团的水份：本发明采用含有一定水份的含碳球团在竖炉上部受到上升烟气的加热而被干燥，排出大部分水份。但当球团中水份含量过高时，应适当增加竖炉料层的厚度，但过分加厚料层又增加了料层的阻力和降低了烟气的温度。

（4）球团的粒度：当球团的粒度较大时，不仅降低了总反应面积，而且球团本身的温度梯度也较大，容易因温度应力而产生球团的爆裂；但当球团粒度较小时，在提高其稳定性（耐热性）、热交换和扩散性的同时，增加了料层的阻力及烟气的热损失。因此，球团粒度应以8～20mm为宜，且最大和最小球团尺寸之比不要大于2.5。

（5）球团粒度的均匀性：当球团料层的粒度分布很不均匀时，大块球团会偏向炉壁附近，细粒球团则集中在料层中心，容易在炉壁附近形成边界气流，影响球团的还原质量。因此，生产中应严格控制小于8mm和大于20mm球团的比例。

（6）料层的高度：球团料层的高度对炉气流动和热交换有重要影响，从而影响矿石的磁化焙烧质量。

本发明具有如下优点：

（1）粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法与回转窑磁化焙烧和气基浅度间接还原工艺不同，属于真正意义上的煤基浅度直接还原技术，其还原温度可控制在650～750℃（竖炉燃烧室排烟温度为850～900℃左右），远低于气基浅度间接还原温度（约为800～850℃），这意味着同等规模的竖炉采用粉矿煤基磁化焙烧工艺时产能比采用气基磁化焙烧工艺将大幅提高，燃耗（含还原用煤）也有所降低。同时，由于球团烘干与焙烧采用一体化炉型，热能利用率较高，燃耗（含还原用煤）比回转窑要低。

（2）粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法将小粒度（6mm以下）的粉矿制成含碳球团，采用带压竖炉进行高温磁化焙烧，使铁矿石磁化焙烧的动力学和热力学条件得到了极大改善，提高了铁矿石还原反应速度和磁化质量。实验表明，在料球直径为20mm和还原温度为700℃时，采用煤基磁化焙烧技术所需的时间约为60～70min，比气基磁化焙烧技术时间缩短10～20min，料球心表的还原不均匀度可控制在5%以内。

（3）本发明采用铁矿石自还原技术使焙烧质量不受竖炉气氛的影响，同时采用竖炉高温焙烧和均热还原技术，使含碳球团达到了均质焙烧的效果，避免了采用气基磁化焙烧技术所产生的由表及里的质量不均匀性，焙烧矿中Fe₃O₄分布的均匀性和磁化质量优于回转窑，更优于常压气基还原竖炉的磁化焙烧效果。对于铁含量为30～35%的低品位难选矿来说，采用煤基磁化焙烧技术，金属回收率比常压气基还原竖炉高出5~6%，焙烧矿磁选后可得到品位为61～62%的铁精矿。

（4）本发明采用带压（24~28Kpa）竖炉进行磁化焙烧，有利于降低入炉含碳球团的粒度（粒度可达到8~20mm），降低竖炉料层的高度和入炉球团强度。实验表明，焙烧段料层高度为1.5—1.6m和球团抗压强度大于10N/个，落下强度大于5次/个，就可满足生产需要。

具体实施方式

下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

以下实施例原料选用粉状难选低品位铁矿石（品位为30~35%）。

实施例1

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走；

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%；干磨采用雷蒙磨粉机，煤选用碳含量为79.1%以上的烟煤。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按94.0: 3.0: 3.0的比例进行配料混匀；

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为6min；

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入重量百分含量为0.5%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，筛分采用圆滚筛将粒度小于8mm和大于20mm的生球团筛去，最大粒度和最小粒度之比为1～2.5。生球团含水量为7%；

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度300℃，干燥时间20min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在2m/s，还原时间40 min，焙烧温度650℃，冷却带500℃；竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为24Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为1%；干燥带高度为1.0m、预热焙烧带高度为1.5m、均热带高度为3.1m和冷却带高度为3.4m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的500℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.4%的铁精矿，平均磁化率为89.5%，金属回收率为85.4%。

实施例2

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走。

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按94.5: 2.5: 3.0的比例进行配料混匀。

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为7min。

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入加入重量百分含量为0.75%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，生球团粒度为15mm，生球团含水量为8%。

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度300℃，干燥时间20min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在2m/s，还原时间50 min，焙烧温度650℃，冷却带500℃。竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为26Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为3%；干燥带高度为1.1m、预热焙烧带高度为1.6m、均热带高度为3.2m和冷却带高度为3.5m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的500℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.5%的铁精矿，平均磁化率为90.0%，金属回收率为85.5%。

实施例3

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走。

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按94.5: 2.5: 3.0的比例进行配料混匀。

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为7min。

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入加入重量百分含量为1.0%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，生球团粒度为20mm，生球团含水量为8%。

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度300℃，干燥时间25min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在2m/s，还原时间60 min，焙烧温度650℃，冷却带500℃。竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为28Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为2%；干燥带高度为1.0m、预热焙烧带高度为1.55m、均热带高度为3.15m和冷却带高度为3.45m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的500℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.53%的铁精矿，平均磁化率为90.1%，金属回收率为85.53%。

实施例4

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走。

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按95.0: 2.5: 2.5的比例进行配料混匀。

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为8min。

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入加入重量百分含量为0.5%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，生球团粒度为8mm，生球团含水量为9%。

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度350℃，干燥时间30min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在3m/s，还原时间40 min，焙烧温度700℃，冷却带550℃。竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为24Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为3%；干燥带高度为1.0m、预热焙烧带高度为1.5m、均热带高度为3.1m和冷却带高度为3.5m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的550℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.88%的铁精矿，平均磁化率为96.2%，金属回收率为85.88%。

实施例5

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走。

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按95.0: 2.5: 2.5的比例进行配料混匀。

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为8min。

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入加入重量百分含量为1.0%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，生球团粒度为15mm，生球团含水量为9%。

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度350℃，干燥时间30min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在3m/s，还原时间50 min，焙烧温度700℃，冷却带550℃。竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为26Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为2%2。；干燥带高度为1.1m、预热焙烧带高度为1.6m、均热带高度为3.2m和冷却带高度为3.5m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的550℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.95%的铁精矿，平均磁化率为99.1%，金属回收率为85.95%。

实施例6

步骤1：原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，通过燃烧炉把热废气送到干燥机中，铁矿石与热废气充分进行接触和对流换热，使物料中的一部分水份蒸发后被烟气带走。

步骤2：铁矿石干磨和煤的球磨，磨矿细度为大于325目占90%，煤的粒度为0.074mm占96%。

步骤3：含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按95.0: 2.5: 2.5的比例进行配料混匀。

步骤4：混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为8min。

步骤5：混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，含碳生球团制造时加入加入重量百分含量为0.5%的强化剂碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。将含碳生球团筛分，生球团粒度为20mm，生球团含水量为9%。

步骤6：含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，经炉顶布料车布入炉内，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理；干燥温度350℃，干燥时间30min，干燥床料层厚度为3层含碳生球，热气流速控制在3m/s，还原时间60 min，焙烧温度700℃，冷却带550℃。竖炉的焙烧热源采用低热值煤气，竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为28Kpa，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为2%；干燥带高度为1.0m、预热焙烧带高度为1.6m、均热带高度为3.2m和冷却带高度为3.5m。

步骤7：焙烧球团的冷却，竖炉排出的550℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出合格的焙烧磁化矿。

与强磁选工艺相比，本发明可提高提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，磁化焙烧后得到品位为62.9%的铁精矿，平均磁化率为97%，金属回收率为85.9%。

根据本发明的生产工艺，采用铁含量为30～35%和粒度为6mm以下的难选铁矿石，其生产实测数据如表1和表2所示。

表1 煤基还原不同粒度的还原率

表2 煤基还原在不同粒度、焙烧温度和还原时间的磁化率

现有强磁选工艺的金属回收率只有67~68%，铁精矿品位只有为48~49%。通过上述实测数据可以看出，采用本发明粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，焙烧矿磁选后可得到品位为62～63%的铁精矿，其金属回收率和铁精矿品位比采用强磁选工艺分别高出18~19%和13~14%，且焙烧矿中Fe3O4分布的均匀性和磁化质量优于回转窑，更优于常压气基还原竖炉的磁化焙烧效果，说明本发明可提高铁矿石焙烧的金属磁化率，并使较难利用的粉状难选低品位铁矿石得到了高效的回收利用，可大大缓解国内铁矿石富矿资源不足的问题，同时也可解决国内粉状难选低品位铁矿石大量堆存而块状铁矿石资源不足及粉矿污染环境的问题，对于我国可持续发展具有重要意义。

Claims (7)

1.一种粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于它包括以下步骤：

A、原料准备，对含水量大于7%的粉状铁矿石进行干燥，

B、铁矿石干磨和煤的球磨，铁矿石磨至细度大于325目占90%，煤磨至粒度为0.074mm的占96%；

C、含碳混合物的配料，将磨好的铁矿粉、煤粉和膨润土按94.0～95.0: 2.5～3.0: 2.5～3.0的比例进行配料混匀；

D、混合料的润磨，配好的混合料进入润磨机内，润磨时间为6～8min；

E、混合料的造球，将细磨物料输送到造球盘上，通过喷水使细磨物料被湿润，制成含碳生球团，将含碳生球团筛分，生球团粒度为8～20mm，生球团含水量为7～9%；

F、含碳生球的竖炉焙烧，含碳生球团送到竖炉炉顶，含碳生球团在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却处理，干燥温度300～350℃，干燥时间20～30min，还原时间为40～60min，焙烧温度为650～750℃，冷却带温度为500～550℃；

G、焙烧球团的冷却，竖炉排出的500～550℃焙烧球团直接进入水中进行水淬，使其温度迅速冷却到70℃以下，产出焙烧磁化矿；

所述E步骤中20mm的生球团与8mm的生球团之比为1：2—2.5。

2.根据权利要求1所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述B步骤中干磨采用雷蒙磨粉机，煤选用碳含量大于79.1%的烟煤。

3.根据权利要求1所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述F步骤中竖炉两侧燃烧室排入竖炉本体料层的烟气压力为24～28Kpa。

4.根据权利要求3所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述F步骤中干燥床料层厚度为3～4层含碳生球团，热气流速为2～3 m/s。

5.根据权利要求4所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述E步骤中含碳生球团制造时加入重量百分含量为0.5—1%的强化剂，强化剂为碱式氯化镁(Mg₃(0H)₅CI.4H₂0)晶须。

6.根据权利要求5所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述F步骤含碳生球的竖炉焙烧过程中料层高度为，干燥带高度为1.0～1.1m、预热焙烧带高度为1.5～1.6m、均热带高度为3.1～3.2m和冷却带高度为3.4～3.5m。

7.根据权利要求6所述的粉状难选低品位铁矿石含碳球团竖炉煤基磁化焙烧方法，其特征在于：所述F步骤含碳生球的竖炉焙烧过程中，竖炉内炉气中含氧量的重量百分含量为1-3%。