專利名稱：鐵礦石閃速磁化焙燒方法及催化還原劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于鐵礦石選礦領域，涉及鐵礦石閃速磁化焙燒方法及催化還原劑。
背景技術：
磁化焙燒工藝是近百年來就存在的一種鐵礦石品位提高的技術，它是通過將鐵礦石進行加熱到高溫，并置于還原氣氛中，將鐵礦石中三氧化二鐵被還原轉換成四氧化三鐵，如下化學過程Fe203+C0=Fe304+C02
Fe203+C=Fe304+C02三氧化二鐵為弱磁性物，難以進行磁選，但是四氧化三鐵為強磁性物，易于磁選，從而提聞礦石的鐵品位。目前磁化焙燒工藝有多種多樣，常見的主要是回轉窯式，大多是采用在入爐礦石物料中內配煤作為還原劑，通常要另配石灰來脫內配煤中的硫。回轉窯分為預熱段、加熱段和還原段，鐵礦石在回轉窯中完成加熱和還原，如圖I所示。這種工藝存在還原時間長，溫度要求高，回轉窯易結圈、能耗高等不足。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有的磁化焙燒工藝存在的還原時間長，溫度要求高，回轉窯易結圈、能耗高等不足，提供一種鐵礦石閃速磁化焙燒方法及催化還原劑。本方法改變現有的磁化焙燒工藝，回轉窯僅作為一個單一功能的加熱設備，取消鐵礦石入爐時所加入的內配煤，提高其加熱能力，降低其能耗成本，加熱好的鐵礦石磁化還原在螺旋反應裝置中閃速進行，同時增加熱交換工序，提取磁化后高溫燒結礦中大量熱量用于預熱助燃空氣或烘干物料，較大地降低加熱成本。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為鐵礦石閃速磁化焙燒方法，按以下步驟進行鐵礦石經破碎磨礦后粒度< 3mm，將磨細的鐵礦石通過恒定的給料器送入到回轉窯中進行加熱，鐵礦石被加熱到850 - 900°C,再將回轉窯內的高溫鐵礦石通過連接管導入到催化螺旋還原裝置的螺旋輸送反應腔入料口，同時通過催化還原劑擠入機構將占鐵礦石重量百分比為2-5%的催化還原劑加入到擠入螺旋管的入料口，經擠入螺旋管推送到螺旋輸送反應腔中與高溫鐵礦石進行攪拌、混合，使得高溫鐵礦石與催化還原劑充分接觸反應2 - 3分鐘，鐵礦石中的三氧化二鐵轉換成四氧化三鐵，并連續地由催化螺旋還原裝置的出料口排出，排出的高溫礦經過熱交換提取裝置提取熱量，提取的熱量用于預熱助燃空氣或烘干物料，提取熱量后的磁化燒結礦，經過急速水冷定形，然后進行磨礦和磁選，最后得到高品位的鐵精礦。所述的催化還原劑由還原劑和催化劑混合而成，各物質按重量百分比計，還原劑為植物和煤，植物和煤均制成粉未，粒徑小于1mm，植物粉75 — 85%，煤粉12 — 20%，催化劑
2- 5%。催化劑為硝酸銨。
還原劑中的植物為自然界任意植物的根、莖、葉均可。所述的催化螺旋還原裝置，由螺旋輸送反應腔和催化還原劑擠入機構組成，其特征在于催化還原劑擠入機構的擠入螺旋管的輸送出料口插入到螺旋輸送反應腔的金屬管第二段區域。所述的螺旋輸送反應腔由一根金屬管和一根軸組成，軸安裝在金屬管內，一端固定在金屬管一側，另一端穿過金屬管與外部的傳動機構相連，金屬管分為四段區域，在第一段區域設有進料口，第四段區域設有下料口，在金屬管的第一段區域的軸上安裝短螺距螺旋或短距攪拌漿，在金屬管的第二段區域的軸上安裝長螺距螺旋或長距攪拌漿，在金屬管的第三段區域的軸上安裝中螺距螺旋或中距攪拌漿，在金屬管的第四段區域的軸上不安裝螺旋或攪拌漿。所述的催化還原劑擠入機構由擠入螺旋管、給料控制器和料斗組成，給料控制器連接在料斗與擠入螺旋管之間，擠入螺旋管的輸送出料口插入到金屬管的第二段區域。 為了進一步進行描述清楚，現將本發明方法與傳統的磁化焙燒工藝進行比較說明。I、經破碎和磨細工序塊狀鐵礦石要經過破碎和磨細后方可使用，在傳統的工藝中，對其粒度要求有多種多樣，一般是小粒度或粉料為好。與本發明要求以3mm以下的粒度為好，沒有多大的區別。2、裝料工序，在傳統磁化焙燒工藝中，內配煤要求達到8-10%，由于煤的配入經常帶入硫，造成廢氣中硫的排放超標，必須要在礦料加入適量的石灰進行脫硫，石灰的加入量經常在礦料的1_2%，這樣以來內配煤和石灰的加入就造成加熱成本上升。在本發明中的裝料工序取消了內配煤和石灰,節約了煤和石灰的成本，同時也降低了其加熱成本。3、回轉窯工序由于傳統的工藝中回轉窯因工藝要求分有加熱段和還原段，所以回轉窯的有效加熱長度變短，若在同樣的產量的情況下，其加熱溫度必須上升，從而也會推高其加熱成本，同時加熱溫度上升，又會造成回轉窯結圈等生產問題，干擾正常的生產進行。本發明中回轉窯作為單獨的加熱設備，這是區別于傳統工藝的一個特點。由于將回轉窯整個作為加熱設備，加熱長度增加，其加熱的能力將會大大增強，加熱溫度由950度下降到850度，加熱成本下降。同時加熱溫度下降時，回轉窯結圈的情況將會大大減少，確保生產的正常進行。4、催化螺旋還原裝置催化還原工序這是本發明獨有的一道工序，是與傳統工藝區別的關鍵之一。本工序是將加熱與還原進行分開，它利用了催化螺旋還原裝置，回轉窯加熱好的850度以上的高溫礦，經由連接管導入到催化螺旋還原裝置，同時擠入催化還原劑，催化還原劑加入量為2-5%，使得高溫礦在催化還原劑的作用下，在裝置中進行攪拌混和，實現閃速反應，反應時間約在2-3分鐘。本發明的工藝中增加了獨立的還原工序,要求加入催化還原劑,增加了一定的成本,但是其成本與內配煤和石灰的成本持平。經過調查，傳統的回轉窯磁化焙燒工藝其還原時間都在30分鐘以上，且其磁化率不穩定，在85%波動(3000GS)，所得的精礦品位和回收率不理想，金屬回收率在65-70%，達不到本發明新的工藝的水平，本發明的還原是閃速進行，大約在2-3分鐘內，磁化率在90%(3000GS)以上，且其回收率及精礦的品位均能有相應的提高，金屬回收率在70-80%。5、熱交換工序這是本發明獨有的另一道工序，是與傳統工藝區別的關鍵技術之一。熱交換是在傳統磁化焙燒工藝中沒有的，這本發明中在還原后的高溫燒結礦與水冷工序之間引入了熱交換工序，利用熱交換裝置，提取高溫燒結礦中熱量，加熱空氣到300-500°C作為助燃空氣或用于烘干礦用，所用的熱交換裝置采用現有結構，從市場購買得到。6、水冷工序本發明中的水冷工序與傳統工藝的基本一致。7、球磨和磁選工序 本發明中的球磨和磁選工序與傳統工藝的基本一致。


圖I為傳統工藝流程圖。圖2為本發明工藝流程圖。圖3為本發明催化螺旋還原裝置的螺旋輸送反應腔的結構示意圖。圖4為本發明催化螺旋還原裝置的剖視圖。
具體實施例方式結合附圖對本發明作進一步的描述。實施例I的催化還原劑由還原劑和催化劑混合而成，各物質按重量百分比計，還原劑為松枝和煤，松枝和煤均制成粉未，粒徑小于1mm，將松枝粉75%，煤粉20%，硝酸銨5%混合均勻。實施例2的催化還原劑由還原劑和催化劑混合而成，各物質按重量百分比計，還原劑為柏枝和煤，柏枝和煤均制成粉未，粒徑小于1mm，將柏枝粉85%，煤粉12%，硝酸銨3%混合均勻。實施例3的催化還原劑由還原劑和催化劑混合而成，各物質按重量百分比計，還原劑為桃枝和煤，桃枝和煤均制成粉未，粒徑小于1mm，將桃枝粉80%，煤粉18%，硝酸銨2%混合均勻。如圖2所示，本發明分別將實施例I、實施例2、實施例3的催化還原劑按以下步驟進行鐵礦石閃速磁化焙燒方法鐵礦石經破碎磨礦后粒度< 3mm，將磨細的鐵礦石通過恒定的給料器送入到回轉窯中進行加熱，鐵礦石被加熱到850 - 900°C，再將回轉窯內的高溫鐵礦石通過連接管導入到催化螺旋還原裝置的螺旋輸送反應腔入料口，同時通過催化還原劑擠入機構將占鐵礦石重量百分比實施例I為2%、實施例2為5%、實施例3為3%的催化還原劑加入到擠入螺旋管的入料口，經擠入螺旋管推送到螺旋輸送反應腔中與高溫鐵礦石進行攪拌、混合，使得高溫鐵礦石與催化還原劑充分接觸反應2 - 3分鐘，鐵礦石中的三氧化二鐵轉換成四氧化三鐵，并連續地由催化螺旋還原裝置的出料口排出，排出的高溫礦經過熱交換提取裝置提取熱量，提取的熱量用于預熱助燃空氣或烘干物料，提取熱量后的磁化燒結礦，經過急速水冷定形，然后進行磨礦和磁選，最后均得到高品位的鐵精礦，鐵礦石原料均為45度，實施例I、實施例2、實施例3分別對應制得的鐵精粉61、62、61度，金屬回收率達72%以上。如圖3、圖4所示，本發明的催化螺旋還原裝置由螺旋輸送反應腔和催化還原劑擠入機構組成，所述的螺旋輸送反應腔由一根金屬管9和一根軸7組成，軸7安裝在金屬管9內，一端固定在金屬管9 一側，另一端穿過金屬管9與外部的電機相連，金屬管9分為四段區域，在第一段區域設有進料口 2，第四段區域設有下料口 6，在金屬管9的第一段區域的軸7上安裝短螺距I螺旋3，在金屬管9的第二段區域的軸7上安裝長螺距4螺旋3，在金屬管9的第三段區域的軸7上安裝攪拌漿5，在金屬管9的第四段區域的軸7上不安裝螺旋3或攪拌漿5 ;所述的催化還原劑擠入機構由擠入螺旋管12、給料控制器11和料斗10組成，給料控制器11連接在料斗10與擠入螺旋管12之間，擠入螺旋管12的輸送出料口插入到金屬管9的第二段區域中部側面。本發明的催化螺旋還原裝置的各部件均可從市場購買得 到。在生產時，當高溫物料從進料口 2進入時，首先由短螺距I向前推進，將催化還原劑加入料斗10中，通過給料控制器11進行控制，實現穩定地進行給料，然后由螺旋擠入管12將催化還原劑擠入長螺距4的第二段區域內，實現高溫物料與催化還原劑接觸，長螺距所起作用是加快物料的推行，以便形成空間，便于催化還原劑的擠入；經長螺距4推進物料，進入第三段區域的攪拌混合區，由攪拌柄5進行催化還原劑與高溫物料進一步進行攪拌混合，并向前推進，使得物料在此區域進行充分反應，進行閃速催化還原反應。本發明的與傳統工藝流程的區別在四點一是本發明中沒有內配煤和石灰工序，礦粉直接進入到回轉窯中，減少了內配煤和石灰的成本，同時提高了回轉窯的生產能力；二是在本發明的工藝流程中回轉窯僅作為一個鐵礦粉的加熱設備，起著加熱功能，而傳統工藝流程中還承擔還原的功能；三是增加了催化劑擠入裝置和螺旋反應裝置，這是本發明的核心關鍵，四是在本發明中增加了熱交換工序，將下面根據圖2本發明的方法進一步詳細說明具體實施方式
。I、破碎和磨細工序在此道工序中，經過鄂破、對輥或打砂等，將塊狀鐵礦石的粒度降到3_以下。2、裝料工序合格的鐵礦物料經螺旋或皮帶機輸送到料斗中，料斗下部配置有螺旋給料器，伸入回轉窯尾部，通過變頻器控制螺旋給料器的電機轉速，從而調節其給料量。3、回轉窯加熱工序本工藝中回轉窯是作為一個獨立的加熱設備，其作用僅僅是將鐵礦石礦粉進行加熱到850度以上。回轉窯的熱源一般采用煤氣或噴煤，要求礦物料的溫度在850-900度之間，在回轉窯出料口安裝一個紅外線的探溫儀，通過與煤氣或噴煤量的控制閥進行連鎖，調節回轉窯中燃氣溫度，從而調節回轉窯的出料溫度。4、螺旋閃速反應裝置達到溫度的高溫礦物經連接管，卷入到螺旋反應裝置中，同時該裝置的附屬設備一催化還原劑擠入裝置將催化還原劑擠入到螺旋反應裝置中，高溫物料經過螺旋反應裝置中經過攪拌、混合、催化反應，并連續地經反應裝置出料口排出。該螺旋的電機受變頻器控制其電機轉速，從而調節其處理的礦量與回轉窯的產量匹配。
5、熱交換工序已處理好的磁化礦仍有很高的溫度，通過一種固體物料熱交換器，用空氣來提取磁化后的高溫物料中的熱量，該空氣常用于作為助燃空氣或用于烘干物料，所用的熱交換器采用現有結構，從市場購買得到。
6、磁化后的物料，在提出熱量后，經水急劇冷卻，最后進入球磨和磁選工序，得到聞品位的鐵精礦。
權利要求
1.鐵礦石閃速磁化焙燒方法，其特征在于按以下步驟進行鐵礦石經破碎磨礦后粒度< 3mm，將磨細的鐵礦石通過恒定的給料器送入到回轉窯中進行加熱，鐵礦石被加熱到850 - 900°C，再將回轉窯內的高溫鐵礦石通過連接管導入到催化螺旋還原裝置的螺旋輸送反應腔入料口，同時通過催化還原劑擠入機構將占鐵礦石重量百分比為2-5%的催化還原劑加入到擠入螺旋管的入料口，經擠入螺旋管推送到螺旋輸送反應腔中與高溫鐵礦石進行攪拌、混合，使得高溫鐵礦石與催化還原劑充分接觸反應2 - 3分鐘，鐵礦石中的三氧化二鐵轉換成四氧化三鐵，并連續地由催化螺旋還原裝置的出料口排出，排出的高溫礦經過熱交換提取裝置提取熱量，提取熱量后的磁化燒結礦，經過急速水冷定形，然后進行磨礦和磁選，最后得到聞品位的鐵精礦。
2.根據權利要求I所述的鐵礦石閃速磁化焙燒方法，其特征在于所述的催化還原劑由還原劑和催化劑混合而成，各物質按重量百分比計，還原劑為植物和煤，植物粉75 -85%，煤粉 12 - 20%，催化劑 2 - 5%。
3.根據權利要求2所述的鐵礦石閃速磁化焙燒方法，其特征在于所述的植物和煤均制成粉未，粒徑小于1mm。
4.根據權利要求2所述的鐵礦石閃速磁化焙燒方法，其特征在于催化劑為硝酸銨。
全文摘要
本發明涉及一種鐵礦石閃速磁化焙燒方法及催化還原劑，該方法包括破碎磨細、裝料、回轉窯加熱、催化螺旋還原裝置的催化還原、熱交換、水冷和球磨磁選七個工序，采用本發明鐵礦石磁化焙燒方法后，加熱工序中回轉窯僅作為一個單一功能加熱設備，加熱好的高溫物料經過獨立催化還原工序，在該工序中鐵礦石與催化還原劑在推進中不斷地進行攪拌、混合和反應，實現快速磁化反應，反應好的高溫礦進入熱交換裝置，提取其中熱量用于預熱助燃空氣或礦物烘干用。使用本發明可改變現有鐵礦石磁化焙燒工藝，加熱能耗將有很大降低，不須內配煤和石灰，改用催化還原劑，鐵礦回收率和鐵精礦品位都有較大的提高，是一種低能耗、經濟效益高的新型磁化焙燒工藝。
文檔編號C22B1/02GK102912115SQ20121043318
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者韋汽, 蔣福軍, 陳培德 申請人:韋汽, 蔣福軍, 陳培德