本發明屬于冶煉技術領域，尤其涉及一種轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統和方法。

背景技術：

近年來隨著鋼鐵行業的迅猛發展，我國對鐵礦產資源的開發強度大，綜合利用率低以及地質勘查難度的不斷增大，使得地質條件好、資源品位高、分選性好的鐵礦資源正逐漸減少，礦產資源可持續供給能力下降，后備資源不足，積極開發利用難選鐵礦石及低品位鐵礦石資源，才能有效擴大我國可工業利用的鐵礦石資源量，降低對外依存度，保障鐵礦石供應的安全。

菱鐵礦的晶體呈菱面體狀、短柱狀或偏三角面體狀。通常呈粒狀、土狀、致密塊狀集合體。我國含菱鐵礦的鐵礦石資源已探明儲量18.34億噸，占我國鐵礦石探明儲量的3.4％，另有保有儲量18.21億噸，主要集中在我國的貴州、新疆、陜西、遼寧、吉林等10多個地區，尤其在貴州、陜西、甘肅和青海等幾個西部省(自治區)占全國該類鐵礦石資源總儲量50％以上。因鎂、錳內質同象現象十分普遍，絕大多數菱鐵礦理論品位在32％～45％，銷售困難，影響開發者積極性。

目前針對含菱鐵礦的難選礦主要應用技術有：還原焙燒－磁選、強磁選和浮選及聯合分選技術等。因其密度、比磁化系數均較低，加之很多菱鐵礦常與綠泥石、石榴石等密度及比磁化系數與之相差不大的脈石礦物共生，可選性差。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供一種轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統和方法，在轉底爐內完成菱鐵礦的磁化焙燒和還原焙燒，干球團的金屬化率高，燃氣熔分爐熔分獲得的鐵水品位高。

本發明的目的之一是提供一種轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統，包括轉底爐和燃氣熔分爐；

所述轉底爐包括入料口、出料口、還原劑入口和擋墻，

所述擋墻位于所述轉底爐的爐體內，將所述爐體內的環形空間分隔為磁化焙燒區和還原焙燒區，所述轉底爐入料口位于所述磁化焙燒區，所述轉底爐出料口位于所述還原焙燒區，所述還原劑入口位于所述還原焙燒區遠離出料口端的爐頂；

所述燃氣熔分爐包括入料口和出料口；

所述轉底爐出料口連接所述燃氣熔分爐入料口。

轉底爐用于菱鐵礦的磁化焙燒和還原焙燒，獲得金屬化球團。燃氣熔分爐用于金屬化球團的熔分，獲得鐵水。

本發明中，所述系統進一步包括細磨機、造球機和干燥裝置。所述細磨機包括出料口；所述造球機包括入料口和出料口；所述干燥裝置包括入料口和出料口；所述細磨機出料口連接所述造球機入料口，所述造球機出料口連接所述干燥裝置入料口，所述干燥裝置出料口連接所述轉底爐入料口。

細磨機用于將菱鐵礦細磨至后續處理所需的粒度。造球機用于將混勻的菱鐵礦顆粒造球。干燥裝置用于球團的干燥，為后續焙燒做準備。

具體的，所述磁化焙燒區環形區域的弧度為120°～180°。

具體的，所述轉底爐入料口與轉底爐出料口之間的扇形區域弧度為10°～15°。轉底爐入料口與轉底爐出料口之間的扇形區域中設置有一個擋墻。

進一步的，所述擋墻底部與所述轉底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證磁化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

本發明的另一目的是提供一種利用上述系統處理菱鐵礦的方法，包括如下步驟：

A、將菱鐵礦細磨、造球，干燥后獲得干球團；

B、將所述干球團送入所述轉底爐，先進行磁化焙燒，后進行還原焙燒，獲得金屬化球團，還原劑由所述還原劑入口進入轉底爐，在所述干球團進入所述還原焙燒區時將所述干球團均勻覆蓋一層還原劑；

C、將金屬化球團配加生石灰送入燃氣熔分爐熔化后熔清0.5～1.5h，獲得鐵水和爐渣。

本發明中，所述轉底爐磁化焙燒區溫度為500～800℃，還原焙燒區溫度為1200～1300℃，所述轉底爐的爐底旋轉一周時間為1.5～3h。

具體的，步驟A中將所述菱鐵礦細磨至粒度≤200目的菱鐵礦占的質量百分比在85％以上，所述干球團粒徑為8～16mm。

進一步的，所述還原劑中碳的質量成分不低于80％，所述還原劑粒度為2～5mm。

優選的，步驟C中所述金屬化球團和生石灰的質量比為1:0.05～0.15。

本發明中，菱鐵礦(FeCO₃)在加熱到一定溫度時會發生分解反應，放出二氧化碳氣體，生成Fe₃O₄，磁化焙燒后的Fe₃O₄更容易被還原。

本發明的轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統和方法，將菱鐵礦的磁化焙燒和還原焙燒在轉底爐中一體完成，干球團的金屬化率高；還原焙燒區充分利用磁化焙燒區干球團的顯熱，降低能耗；金屬化球團熱態進入燃氣熔分爐，熔化分離效果好。

附圖說明

圖1是本發明轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統示意圖；

圖2是本發明的轉底爐還原劑入口局部視圖；

圖3是本發明的系統處理菱鐵礦的方法流程圖。

圖中：

1-細磨機；2-造球機；3-干燥裝置；4-轉底爐；

401-轉底爐入料口；402-轉底爐出料口；403-擋墻；404-磁化焙燒區；405-還原焙燒區；406-還原劑入口；

5-燃氣熔分爐。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1所示，一方面，本發明提供一種轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統，包括：細磨機1、造球機2、干燥裝置3、轉底爐4和燃氣熔分爐5。

細磨機1包括入料口和出料口。細磨機1用于將菱鐵礦細磨至后續處理所需的粒度。

造球機2包括入料口和出料口。造球機2用于將菱鐵礦顆粒造球。球狀的物料更利于在轉底爐中均勻受熱。合適的球團粒度使球團傳熱良好，達到良好的還原效果。

干燥裝置3包括入料口和出料口。干燥裝置3用于球團的干燥，為后續焙燒做準備。

轉底爐4用于菱鐵礦的磁化焙燒和還原焙燒，獲得金屬化球團，菱鐵礦在轉底爐4中先進行磁化焙燒，再進行還原焙燒，磁化效果好，金屬化率高。

燃氣熔分爐5包括入料口和出料口。燃氣熔分爐5用于金屬化球團的熔分，提煉出金屬化球團中的鐵，獲得鐵水。

如圖1和圖2所示，轉底爐4包括入料口401、出料口402、擋墻403和還原劑入口406。擋墻403位于轉底爐的爐體內，連接爐體的爐頂、外側壁和內側壁，將所述爐體內的環形空間分隔為磁化焙燒區404和還原焙燒區405。轉底爐入料口401位于磁化焙燒區404，轉底爐出料口402位于還原焙燒區405，還原劑入口406位于還原焙燒區405遠離出料口端的爐頂。

本發明中實例中，還原劑入口406位于爐頂，便于還原劑進入轉底爐4。還原劑入口406設置在還原焙燒區405遠離轉底爐出料口端。還原劑入口406與擋墻403在水平方向上有一定距離，使得干球團進入還原被燒區405時，將干球團均勻覆蓋一層還原劑。

圖1和圖2中的虛線箭頭表示轉底爐中物料的運動方向。轉底爐4爐底的旋轉帶動物料運動。物料由轉底爐入料口401進入磁化焙燒區404，經磁化焙燒后進入還原焙燒區405，還原焙燒后的物料經轉底爐出料口402排出轉底爐。經轉底爐4處理的物料進入燃氣熔分爐5，經處理后獲得產品。

細磨機1出料口連接造球機2入料口，造球機2出料口連接干燥裝置3入料口，干燥裝置3出料口連接轉底爐4入料口。轉底爐4出料口連接燃氣熔分爐5入料口。

具體的，本發明實施例的磁化焙燒區404環形區域的弧度為120°～180°。

具體的，本發明實施例的轉底爐入料口401與轉底爐出料口402之間的扇形區域弧度為10°～15°。轉底爐入料口401與轉底爐出料口402之間的扇形區域中設置有一個擋墻。轉底爐入料口401與轉底爐出料口402的位置設置，盡量延長了干球團在轉底爐中的時間。

進一步的，本發明實施例中，擋墻底部與所述轉底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證磁化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

另一方面，如圖3所示，本發明實施例提供一種利用上述系統處理菱鐵礦的方法，包括如下步驟：

1、將菱鐵礦細磨至粒度≤200目的菱鐵礦占的質量百分比在85％以上，造球，干燥后獲得干球團，干球團粒徑為8～16mm；

2、將所述干球團送入所述轉底爐，先進行磁化焙燒，后進行還原焙燒，獲得金屬化球團，磁化焙燒區溫度為500～800℃，還原焙燒區溫度為1200～1300℃，還原劑由所述還原劑入口進入轉底爐，在所述干球團進入所述還原焙燒區時將所述干球團均勻覆蓋一層還原劑，轉底爐的爐底旋轉一周時間為1.5～3h；

3、將金屬化球團配加生石灰送入燃氣熔分爐熔化后熔清0.5～1.5h，獲得鐵水和爐渣，金屬化球團和生石灰的質量比為1:0.05～0.15。

進一步的，所述還原劑中碳的質量成分不低于80％，還原劑粒度為2～5mm。

本發明實施例中，菱鐵礦(FeCO₃)在加熱到一定溫度時會發生分解反應，放出二氧化碳氣體，生成Fe₃O₄，磁化焙燒后的Fe₃O₄更容易被還原。

本發明實施例提供的轉底爐聯合燃氣熔分爐處理菱鐵礦的系統和方法，將菱鐵礦制備球團后，送入轉底爐，菱鐵礦在轉底爐中一體化完成磁化焙燒和還原焙燒，干球團的金屬化率高；還原焙燒區充分利用磁化焙燒區干球團的顯熱，降低能耗；金屬化球團熱態進入燃氣熔分爐，熔化分離效果好，節約成本；系統結構簡單，有利于批量處理菱鐵礦。

實施例1

將某菱鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒占的質量比為86.57％，造球(球團粒徑8～12mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，磁化焙燒區弧度為130°，溫度控制500℃，還原焙燒區溫度控制1250℃，爐底旋轉一周時間為2h，磁化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，還原煤(C的質量成分：81.03％，粒度2mm)從還原劑入口鋪滿干球團，鋪滿還原煤的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出。將還原排出的熱態金屬化球團按照1:0.05配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化后熔清0.5h獲得鐵水和爐渣。

實施例2

將某菱鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒占的質量比為87.63％，造球(球團粒徑10～14mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，磁化焙燒區弧度為170°，溫度控制700℃，還原焙燒區溫度控制1200℃，爐底旋轉一周時間為3h，磁化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，還原煤(C的質量成分：81.31％，粒度5mm)從還原劑入口鋪滿干球團，鋪滿還原煤的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出。將還原排出的熱態金屬化球團按照1:0.1配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化后熔清0.9h獲得鐵水和爐渣。

實施例3

將某菱鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒占的質量比為88.78％，造球(球團粒徑12～16mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，磁化焙燒區弧度為150°，溫度控制800℃，還原焙燒區溫度控制1300℃，爐底旋轉一周時間為1.5h，磁化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，蘭炭(C的質量成分：82.31％，粒度4mm)從還原劑入口鋪滿干球團，鋪滿蘭炭的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出。將還原排出的熱態金屬化球團按照1:0.15配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化后熔清1.5h獲得鐵水和爐渣。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的范圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的范圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。