一种铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺及设备

摘要

本发明公开了一种铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺，采用以下步骤：一)采用带内置喷水装置的单筒冷却机将高温铁矿石磁化焙烧矿喷水急冷至450～500℃；二)采用篦冷机或单筒冷却机将急冷至450～500℃的铁矿石磁化焙烧矿风冷至100℃以下，同时将出篦冷机或单筒冷却机的热风引入磁化焙烧设备，作为燃料燃烧的助燃风。本发明还公布了实现上述铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的设备。本发明兼有铁矿石高温磁化焙烧矿无氧冷却和余热回收的功能，在保证铁矿石磁化焙烧矿质量的同时，实现了高温磁化焙烧矿的余热回收利用，可以大幅度降低焙烧热耗，降低选矿成本；还可以改善现场工作环境，具有节能环保的特点。

说明书

技术领域

本发明属于铁矿石选矿技术领域，具体涉及一种铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺及 设备。

背景技术

我国铁矿资源丰富，但富矿少、贫矿多，总体平均品位在30～33％左右，需经过复杂 的选矿过程才能达到工业应用级的品位要求。再者，多数矿石中的有用矿物呈细粒至微 细粒嵌布，且矿石类型复杂，伴生组分多，故选矿成本高。这一方面致使我国大量的低 品位铁矿资源无法得到有效的开发利用，造成矿产资源的严重浪费；另一方面也导致了 大量铁矿石的国外进口(当前我国铁矿石的对外依存度已超过60％)，铁矿石国际市场价 格的波动，对国家经济安全和行业经济效益是严峻的挑战。

常用的选矿方法有重选、磁选、浮选及联合流程，磁化焙烧-弱磁选等等。而对于弱 磁性铁矿石矿物，磁化焙烧-弱磁选技术是行之有效的选矿方法；磁化焙烧设备主要有竖 炉、回转窑、沸腾炉、闪速焙烧炉等。由于焙烧后强磁性的磁铁矿在高温下与空气接触 易被二次氧化成弱磁性的赤铁矿，影响磁选精矿的品位和回收率，进而影响选矿成本， 因此需要在弱还原气氛中或隔绝空气的中性环境中迅速的将它冷却。

目前，最常用的冷却方式也是当前工业上采用的方法，是将焙烧矿直接倒入水池中 进行水封冷却。这种冷却方式的优点是：冷却方式简单，冷却效果好，但缺点是需要消 耗大量的水，产生的含尘水蒸气使得现场工作环境恶劣，而且焙烧后的余热亦不能得到 循环利用，造成了能量的损失，大大增加了选矿成本。中国发明专利申请201410041638.X 公开了一种铁矿石磁化焙烧产品无氧冷却与余热回收方法，将焙烧后的高温物料从竖式 冷却器的上部装入，选择CO或H₂体积含量不大于30％的高炉煤气，从竖式冷却器下部通 入，气料在竖式冷却器内逆流换热，物料得到冷却，高炉煤气温度升高，实现余热循环 利用。该工艺选择的冷却介质为高炉煤气，不易获取；而且冷却设备为竖式冷却器，对 物料粒度有一定限定；无论从冷却介质还是冷却设备的选择，均不具有通用性，大大限 制了该方法在选矿领域的应用。因此，开发一种能够广泛应用于磁化焙烧技术领域的高 温焙烧矿余热回收工艺和设备，降低焙烧热耗，改善现场工作环境，对铁矿石选矿成本 的降低以及提升磁化焙烧技术领域的环保水平意义重大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺 及设备，该工艺及设备能够有效降低焙烧热耗，进而降低选矿成本，改善现场工作环境， 具有节能环保、应用广泛的特点。

本发明针对现有技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种铁矿石磁化 焙烧矿余热回收工艺，采用以下步骤：

一)采用带内置喷水装置的单筒冷却机将高温铁矿石磁化焙烧矿喷水急冷至450～ 500℃；

二)采用篦冷机或单筒冷却机将急冷至450～500℃的铁矿石磁化焙烧矿风冷至100℃ 以下，同时将出篦冷机或单筒冷却机的热风引入焙烧设备，作为燃料燃烧的助燃风。

本发明针对现有技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种实现上述 铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的设备，包括带内置喷水装置的单筒冷却机和与其串联 的篦冷机或单筒冷却机，所述带内置喷水装置的单筒冷却机的进料口与磁化焙烧设备卸 料口连接，出料口与所述篦冷机或单筒冷却机的进料口连接；所述篦冷机或单筒冷却机 设有热风出口，篦冷机或单筒冷却机的热风出口通过热风回收风管与磁化焙烧设备连接； 所述带内置喷水装置的单筒冷却机内部设置喷水管道和抽风管道，所述喷水管道与喷水 系统连接，所述抽风管道与水蒸气处理系统连接。

所述带内置喷水装置的单筒冷却机的进料端内表面由厚度不等的凹形火砖形成。

所述喷水管道的出水位置设置在所述带内置喷水装置的单筒冷却机的进料端。

所述热风回收管上设有收尘器。

所述热风回收管上设有风机。

所述的热风回收管上设有阀门。

所述磁化焙烧设备为竖炉、回转窑、沸腾炉和闪速焙烧炉中的任意一种。

所述喷水管道上设有喷水量调节装置。

本发明具有的有益效果是：本发明兼有高温磁化焙烧矿无氧冷却和余热回收的功能， 并能改善现场工作环境。出磁化焙烧设备的高温焙烧矿通过带喷水装置的单筒冷却机内 喷水至450～500℃，实现磁化焙烧矿的无氧冷却；抽风管道将生成的水蒸气抽出至水蒸 汽处理系统，防止水蒸气进入磁化焙烧设备，影响磁化焙烧设备的正常运行；带喷水装 置的单筒冷却机出口450～500℃焙烧矿通过篦冷机或单筒冷却机进行热回收，回收热源 自于450～500℃焙烧矿的显热以及Fe₃O₄物相转变为γ-Fe₂O₃物相时释放出的潜热 (451kJ/kg Fe₃O₄)。出篦冷机或单筒冷却机的热风经过热风回收风管进入磁化焙烧设备 作为燃料燃烧助燃风，可以大幅度降低焙烧热耗。相对于现有磁化焙烧工艺，本发明可 使单位焙烧矿热耗降低100～110kcal/kg焙烧矿，其中焙烧矿显热65～75kcal/kg焙烧 矿，焙烧矿物相转变潜热35kcal/kg焙烧矿。本发明能够有效降低焙烧热耗，进而降低 选矿成本，并且能够改善现场工作环境，具有节能环保的特点，可广泛应用于竖炉、回 转窑、沸腾炉、闪速焙烧炉等磁化焙烧设备。

附图说明

图1是实现本发明铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的第一种设备的示意图；

图2是实现本发明铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的第二种设备的示意图。

图中：带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向，1是篦冷机、2是带内置喷 水装置的单筒冷却机、3是喷水管道、4是抽风管道、5是收尘器、6是风机、7是热风回 收风管、8是喷水系统、9是水蒸气处理系统、10是磁化焙烧设备、10-1是竖炉、10-2 是回转窑、11是单筒冷却机、12是磁化焙烧设备、12-1是沸腾炉、12-2是闪速焙烧炉。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下：

参见图1和图2，一种铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺，包括以下步骤：

一)采用带内置喷水装置的单筒冷却机2将高温铁矿石磁化焙烧矿喷水急冷至450～ 500℃；

二)采用篦冷机1或单筒冷却机11将急冷至450～500℃的铁矿石磁化焙烧矿风冷 至100℃以下，同时将出篦冷机1或单筒冷却机11的热风引入磁化焙烧设备10或12， 作为燃料燃烧的助燃风。

参见图1，实现上述铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的第一种设备，包括带内置喷 水装置的单筒冷却机2和与其串联的篦冷机1，带内置喷水装置的单筒冷却机2的进料口 与磁化焙烧设备10的卸料口连接，出料口与篦冷机1的进料口连接；篦冷机1设有热风 出口，篦冷机1的热风出口通过热风回收风管7与磁化焙烧设备10连接；带内置喷水装 置的单筒冷却机2内部设置喷水管道3和抽风管道4，喷水管道3与喷水系统8连接，抽 风管道4与水蒸气处理系统9连接。篦冷机1可以是第三代篦冷机或者是第四代篦冷机， 也可以是其它类型的篦冷机；上述喷水管道上设有喷水量调节装置，以使喷水量可控。 上述磁化焙烧设备10可以是竖炉10-1或回转窑10-2。

参见图2，实现上述铁矿石磁化焙烧矿余热回收工艺的第二种设备，包括带内置喷 水装置的单筒冷却机2和与其串联的单筒冷却机11，带内置喷水装置的单筒冷却机2的 进料口与磁化焙烧设备12的卸料口连接，出料口与单筒冷却机11的进料口连接；单筒 冷却机11设有热风出口，单筒冷却机11的热风出口通过热风回收风管7与磁化焙烧设 备12连接；带内置喷水装置的单筒冷却机2内部设置喷水管道3和抽风管道4，喷水管 道3与喷水系统8连接，抽风管道4与水蒸气处理系统9连接。单筒冷却机11采用优化 的扬料板结构形式。上述喷水管道上设有喷水量调节装置，以使喷水量可控。上述磁化 焙烧设备12可以是沸腾炉12-1或闪速焙烧炉12-2。

上述带内置喷水装置的单筒冷却机2的主要作用为将出磁化焙烧设备的高温焙烧矿 喷水隔绝氧气急冷，通过调节喷水量控制带内置喷水装置的单筒冷却机出口焙烧矿温度 在450～500℃，喷水管道3的喷水位置位于带内置喷水装置的单筒冷却机2的进料端， 喷水量可根据带内置喷水装置的单筒冷却机卸料端焙烧矿温度自动调节，在带内置喷水 装置的单筒冷却机2的进料端设置有抽风管道4，将喷水产生的水蒸气抽走，避免水蒸气 进入磁化焙烧设备内部，影响磁化焙烧系统的正常运行，喷水管道3和抽风管道4穿过 带内置喷水装置的单筒冷却机2达到高温磁化焙烧矿进料口，及时对出磁化焙烧设备的 高温焙烧矿进行急冷，同时产生的水蒸气也被及时抽走。

篦冷机1或单筒冷却机11的进料口连接带内置喷水装置的单筒冷却机2的出料口， 篦冷机1或单筒冷却机11的主要作用为余热回收，并将磁化焙烧矿冷却至100℃以下。 余热来源有两个，其一为带内置喷水装置的单筒冷却机出口450～500℃焙烧矿的显热； 其二为磁铁矿Fe₃O₄在低温下进行有氧冷却，生成强磁性γ-Fe₂O₃时释放出的潜热 (451kJ/kg Fe₃O₄)。篦冷机1或单筒冷却机11连接热风回收风管7，热风回收风管7 上设有收尘器5和风机6，通过风机6拉风，把出篦冷机1或单筒冷却机11的热风引入 磁化焙烧设备10或12内，作为燃料燃烧的助燃风。收尘器5的作用是把出篦冷机1或 单筒冷却机11的热风进行分离除尘，收尘器5设有下料锁风装置，收尘器5型式可以为 沉降室、旋风收尘器、电收尘器、袋式收尘器或者是其它类型的收尘器。热风回收风管7 上设有阀门，调节进入磁化焙烧设备10或12中的风量。喷水系统8包括水泵、喷嘴、 喷枪以及控制系统。水蒸气处理系统9包括蒸汽抽风管、电收尘器以及排风机。上述磁 化焙烧设备包括但不限于竖炉、回转窑、沸腾炉和闪速焙烧炉。

本发明的工作原理和技术关键在于：

1)高温磁化焙烧矿二段冷却：出磁化焙烧设备10或12的高温磁化焙烧矿进入带内 置喷水装置的单筒冷却机2，通过调节喷水量控制带内置喷水装置的单筒冷却机2出口焙 烧矿温度在450～500℃。带内置喷水装置的单筒冷却机的进料端内表面由厚度不等的凹 形火砖形成，以延长磁化焙烧矿在喷水急冷区的停留时间。喷水位置位于带内置喷水装 置的单筒冷却机的前端，喷水量可根据带内置喷水装置的单筒冷却机卸料端焙烧矿温度 自动调节。带内置喷水装置的单筒冷却机2内部设置喷水管道3和抽风管道4，喷水系统 8将水引入喷水管道3中，喷出的水与进入带内置喷水装置的单筒冷却机的磁化焙烧矿接 触，焙烧矿温度在隔绝氧气的条件下迅速降低，水吸热后变成水蒸气，通过抽风管道4 抽出至水蒸气处理系统9。高温磁化焙烧矿经过喷水急冷至一定控制温度，实现高温下的 无氧冷却，以保证磁选精矿品位和回收率。篦冷机1或单筒冷却机11将出带内置喷水装 置的单筒冷却机2的焙烧矿进一步冷却至小于100℃。

2)热量回收：出篦冷机1或单筒冷却机11的热风在风机6的拉风下，经过收尘器5 收尘后，进入热风回收风管7中，热风回收风管7与磁化焙烧设备10或12连接，作为 磁化焙烧设备10或12的助燃风，风量大小通过设置在热风回收风管7上的阀门进行控 制。余热来源有两个，其一为带内置喷水装置的单筒冷却机出口450～500℃焙烧矿的显 热；其二为磁铁矿Fe₃O₄在低温下进行有氧冷却，生成强磁性γ-Fe₂O₃时释放出的潜热 (451kJ/kg Fe₃O₄)。单位焙烧矿通过热风回收的热量为100～110kcal/kg焙烧矿，其中 焙烧矿显热65～75kcal/kg焙烧矿，焙烧矿物相转变潜热35kcal/kg焙烧矿，节能效果 明显。

本发明兼有高温磁化焙烧矿无氧冷却和余热回收的功能，在保证磁选精矿品位和回 收率及冷却的同时，实现了余热回收利用，解决了现有高温磁化焙烧矿冷却工艺难以有 效回收焙烧矿热量的技术难题，并能改善现场工作环境。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明的保护范围并不 仅限于上述的具体实施方式，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。 应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改 进和润饰，应视为本发明的保护范围。