專利名稱：節(jié)能環(huán)保兩磨一燒法鐵礦無(wú)焦煉鐵暨水泥熟料生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金還原鐵制備方法領(lǐng)域。具體地是用難選的弱磁性鐵礦石，如褐鐵礦、針鐵礦等，以煤為還原劑生產(chǎn)海面鐵、高純鐵粉、或?qū)㈣F粉壓制成鐵塊，尾渣用于生產(chǎn)水泥的方法。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)鐵礦的主要特點(diǎn)是“貧、細(xì)、雜”，平均鐵品位32%，比世界平均品位低 11 %，已探明的鐵礦資源儲(chǔ)量380 410億t，其中97%的鐵礦石需要進(jìn)行選礦處理。我國(guó)褐鐵礦儲(chǔ)量非常大，雖然含鐵品位較高，但由于褐鐵礦具有化學(xué)成分復(fù)雜、含鐵量不穩(wěn)定、 水分含量變化大、在碎磨過(guò)程中容易過(guò)粉碎等特殊性質(zhì)，屬于極難選鐵礦石，很難被開(kāi)發(fā)利用。因此，開(kāi)展褐鐵礦石的高效選礦技術(shù)的研究，已凸顯其重要性和緊迫性?，F(xiàn)有海綿鐵生產(chǎn)工藝介紹目前我國(guó)最先進(jìn)的海綿鐵生產(chǎn)工藝，是將易選鐵礦石粉碎、球磨、水選加磁選得到鐵精礦粉，再將鐵精礦粉加粘合劑壓塊成型，然后配煤裝碳化硅罐中入爐高溫還原，待礦塊冷卻后，出爐分離得到海綿鐵，再將海綿鐵破碎除雜后，二次配煤裝碳化硅罐中，入爐高溫還原，經(jīng)粉碎處理后獲得高純鐵粉。在此工藝中，將產(chǎn)生大量的廢水和尾渣，因無(wú)法除理而造成環(huán)境污染。而現(xiàn)有水泥生產(chǎn)工藝只生產(chǎn)水泥，沒(méi)有綜合利用原料中的有價(jià)元素，因此能耗高、 效益低。發(fā)明目的與內(nèi)容本發(fā)明的目的是用含有赤鐵、褐鐵、磁性鐵的難選鐵礦石，在無(wú)需浮法水選和燒結(jié)的情況下，通過(guò)兩磨一燒工藝，直接將礦石中的全鐵成分，還原為海綿鐵或純鐵粉，尾渣作為水泥熟料。實(shí)現(xiàn)無(wú)焦、節(jié)能煉鐵，減少?gòu)U水、廢渣排放和資源綜合回收利用。本發(fā)明的內(nèi)容具體工藝如下用弱磁性難選鐵礦石(如褐鐵礦等)直接加煤、脫硫劑、催化劑等原料，按工藝配比粉碎球磨后(省掉了現(xiàn)有工藝的選礦環(huán)節(jié))，加入粘合劑壓塊成型(如標(biāo)準(zhǔn)磚形)，然后放入漿池中掛漿，掛漿的目的是防止高溫加熱時(shí)互相粘連和還原鐵氧化。將掛漿后的礦塊磚，碼放到爐車上送入反應(yīng)爐中干燥、升溫還原，并將煙氣中的鋅、鎘等有價(jià)金屬?gòu)挠貌即厥?。由于鐵礦石和煤及催化劑、脫硫劑等原料是同時(shí)在球磨機(jī)中球磨的， 它們粒度細(xì)、混料均勻，加之高壓成型后，原料接觸緊密，接觸比表面積大，火焰直接燃燒礦塊，所以還原所需溫度低、還原速度快。還原后的礦塊用氮?dú)鈸Q熱降溫，換熱后的熱氮?dú)?，將返至烘干段用于烘干礦磚。冷卻后的礦磚經(jīng)初碎后，送入雷蒙磨或球磨機(jī)中、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下(防止鐵粉氧化) 細(xì)磨和風(fēng)選，其中最輕的，尚未燃燒的碳粉被返回再次利用；次輕的物料作為水泥熟料；剩余物用三級(jí)磁選分離出高純鐵粉和海面鐵。尾渣作為高檔水泥熟料可直接生產(chǎn)水泥。上述提到的氮?dú)?，是由中小型分子篩制氮機(jī)生產(chǎn)的，它能耗低、效率高。另外制氮機(jī)所產(chǎn)生的富氧空氣，將被送入還原爐助燃煤氣，氮?dú)鈩t可以循環(huán)利用，因此補(bǔ)充量很少。
節(jié)能環(huán)保兩磨一燒法鐵礦無(wú)焦煉鐵暨水泥熟料生產(chǎn)工藝，能耗低的原因有以下幾點(diǎn)。I :難選鐵礦石和還原劑、脫硫劑等是在球磨機(jī)中一起磨碎到200-300目的細(xì)料， 再經(jīng)高壓壓制成型，成型后的礦塊中，鐵礦石和還原劑的接觸面積大、密實(shí)、均勻，為低溫快速還原鐵創(chuàng)造了有利條件。2 :水泥廠燒制水泥熟料，因礦石粒度大、氣孔率少，燒結(jié)時(shí)所需溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，而本工藝生產(chǎn)的礦塊，煤粉和氧化鐵粉則接觸面積大，加之在反應(yīng)中水份蒸發(fā)，將產(chǎn)生大量氣孔，增強(qiáng)了物料的透氣性，所以反應(yīng)速度快，燒結(jié)所需溫度低，而且可以同時(shí)得到鐵粉和高檔水泥原料，比單純生產(chǎn)水泥熟料節(jié)能。3 :現(xiàn)在最先進(jìn)的海綿鐵生產(chǎn)工藝，是把鐵精礦粉加粘合劑壓制成直徑20公分，厚 15公分的圓柱，煤粉加在圓柱外面，然后裝到碳化硅還原罐中，再由爐車送到窯爐中還原的。還原過(guò)程是，高溫火焰先加熱碳化硅罐再傳導(dǎo)加熱碳粉，碳粉再傳導(dǎo)加熱鐵礦粉圓柱， 還原產(chǎn)出的一氧化碳?xì)怏w，是由鐵礦粉棒外面逐漸向鐵礦粉圓柱內(nèi)部還原，需加熱28小時(shí)還原(其中高溫還原時(shí)間11小時(shí))。而本工藝是將鐵礦石與煤等共同壓制成厚6公分的礦塊(標(biāo)磚)，并將火焰直接燒礦塊(弱還原氣氛)，從入爐干燥到加熱還原和冷卻，所需時(shí)間僅為8小時(shí)，其中高溫還原時(shí)間只需60分鐘，所以能耗較低。節(jié)能環(huán)保兩磨一燒法鐵礦無(wú)焦煉鐵暨水泥熟料生產(chǎn)工藝，與現(xiàn)有煉鐵工藝比具有以下優(yōu)點(diǎn) I :該工藝直接采用難選鐵礦石生產(chǎn)單質(zhì)鐵，而不是用鐵精粉生產(chǎn)，省去了選礦和焙燒環(huán)節(jié)，因此比現(xiàn)有工藝節(jié)能、環(huán)保。2:該工藝為干法生產(chǎn)，除生活和部分設(shè)備用的及少量冷卻水外，不產(chǎn)生廢水排放。3 :該工藝生產(chǎn)后的尾渣是良好的水泥熟料，因此解決了目前煉鐵工藝中大量尾礦和廢渣無(wú)法處理，造成二次污染的問(wèn)題。同時(shí)也減少了水泥生產(chǎn)中的能源消耗。技術(shù)要點(diǎn)I :需將原鐵礦石和煤、脫硫劑、改良催化劑等配料經(jīng)共同粉碎、球磨后壓制成礦塊。2 :為防止粘結(jié)和保護(hù)礦塊表面鐵氧化，礦塊表面需做掛漿處理。3 :燒結(jié)還原后的礦塊，應(yīng)采用氮?dú)饫鋮s，粉碎時(shí)也要用氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止鐵粉被空氣中氧氣氧化，提高鐵粉品質(zhì)，同時(shí)氮?dú)怙L(fēng)選回收碳粉，可降低能耗。4:用投資少、能耗低的分子篩制氮機(jī)，分離出空氣中的氮?dú)獠⒓右匝h(huán)利用，制氮機(jī)所產(chǎn)生的尾氣為富氧空氣，將用于高溫燃燒段助燃，不僅節(jié)能，而且氮化物生成少，更加環(huán)保。我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)鐵國(guó)，卻也是鐵資源匱乏國(guó)，大量已探明的褐鐵礦和部分赤鐵礦，因現(xiàn)在的選礦工藝不過(guò)關(guān)而無(wú)法開(kāi)采，本工藝可以在不需要預(yù)先選礦的條件下，直接用煤把難選的鐵礦石生產(chǎn)成海面鐵、高級(jí)鐵粉或鐵塊，不僅將緩解我國(guó)鐵礦石進(jìn)口壓力。 而且生產(chǎn)成本低，能耗僅為現(xiàn)有海面鐵生產(chǎn)工藝的1/5，無(wú)廢水，廢渣排放，特別是生產(chǎn)中產(chǎn)生的尾渣可作為高檔水泥原料，減少了水泥生產(chǎn)所需的能源和資源消耗，利國(guó)利民。
具體實(shí)施例方式
方案I:用褐鐵礦(含量TFe39%)直接加煙煤(固定碳含量大于57 %，揮發(fā)分含量29% )、脫硫劑碳酸鈣I. 5%、催化劑白云石2%，按工藝配比(鐵礦石與煙煤重量比 I 0.2)、粉碎球磨后(省掉了現(xiàn)有工藝的選礦環(huán)節(jié))，再將上述原料加粘合劑皂土 2%壓塊成型(如標(biāo)準(zhǔn)磚)，然后放入漿池中掛漿(掛漿原料煤矸石磨成粉)，掛漿的目的是防止高溫加熱時(shí)互相粘連和還原鐵氧化。將掛漿后的礦塊磚，碼放到爐車上送入反應(yīng)爐中干燥、 升溫還原高溫1150°C，20分鐘，并將煙氣中的鋅、鎘等有價(jià)金屬?gòu)挠貌即厥?。由于鐵礦石和煤及催化劑、脫硫劑等原料是同時(shí)在球磨機(jī)中球磨的，它們粒度細(xì)(0. 04_)，接觸比表面積大、混料均勻，加之高壓成型接觸緊密，火焰直接燒礦塊，所以還原所需溫度低、還原速度快。還原后的礦塊用氮?dú)鈸Q熱降溫，換熱后的熱氮?dú)鈱⒎抵梁娓啥斡糜诤娓傻V磚。
冷卻后的礦塊經(jīng)初碎后，送入雷蒙磨或球磨機(jī)中、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下(防止鐵粉氧化) 細(xì)磨和風(fēng)選，其中最輕的尚未燃燒的碳粉被返回再次利用，次輕的物料作為水泥熟料，剩余物用三級(jí)磁選分離出高純鐵粉和海面鐵金屬化率94%。尾渣是高檔水泥熟料可直接生產(chǎn)水泥。原料含硫0. 2%加脫硫劑后脫硫率92%。方案2 :用難選赤鐵與褐鐵混合礦石(含量TFe41. 2% )直接加無(wú)煙煤(固定碳含量78%，揮發(fā)分含量16% )、脫硫劑碳酸鈣1.5%、催化劑白云石2%等原料，按工藝配比 (鐵礦石與煙煤重量比I : 0.15)、粉碎球磨后(省掉了現(xiàn)有工藝的選礦環(huán)節(jié))，再將上述原料加粘合劑皂土 2%壓塊成型(如標(biāo)準(zhǔn)磚)，然后放入漿池中掛漿，掛漿的目的是防止高溫加熱時(shí)互相粘連和還原鐵氧化。將掛漿后的礦塊磚，碼放到爐車上送入反應(yīng)爐中干燥、升溫還原高溫1050°C，30分鐘，冷卻后的礦塊經(jīng)初碎后，送入雷蒙磨或球磨機(jī)中、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下 (防止鐵粉氧化)細(xì)磨和風(fēng)選，其中最輕的尚未燃燒的碳粉被返回再次利用，次輕的物料作為水泥熟料，剩余物用三級(jí)磁選分離出高純鐵粉和海面鐵金屬化率96%。尾渣是高檔水泥熟料可直接生產(chǎn)水泥。原料含硫0.18%加脫硫劑后脫硫率95 %。


附圖是工藝流程圖。
權(quán)利要求
1.節(jié)能環(huán)保鐵礦兩磨一燒法煉鐵暨水泥熟料生產(chǎn)工藝的具體流程為將弱磁鐵礦石，如褐鐵礦等加煤、催化劑、脫硫劑等原料經(jīng)球磨制粉，將礦粉混合料加粘合劑攪拌均勻后壓制成標(biāo)磚型，成型后的礦塊經(jīng)掛漿、烘干、燒結(jié)、還原、冷卻，等工序即成為還原礦塊，將還原好的礦塊壓碎后，送入球磨機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下球磨、風(fēng)選。風(fēng)選出的輕物質(zhì)碳粉返回原料煤倉(cāng)循環(huán)利用，次輕物質(zhì)作為水泥熟料，重物質(zhì)送入磁選機(jī)經(jīng)三級(jí)磁選后，得到不同等級(jí)的鐵粉、海綿鐵和水泥熟料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法的節(jié)能是指由于鐵礦石、煤及催化劑、脫硫劑等都是同時(shí)在球磨機(jī)中球磨的，它們粒度細(xì)，接觸比表面積大，混料均勻，加之是高壓成型接觸緊密并且將火焰直接燒礦塊(現(xiàn)有方法是火焰噴燒炭化硅還原罐，再由炭化硅罐壁把熱量傳導(dǎo)給碳粉，碳粉再把熱量傳導(dǎo)給礦塊)所以還原所需溫度低、速度快(還原速度是現(xiàn)有方法的1/6)，因此節(jié)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法的環(huán)保是指該工藝的原料是原礦石，省去了現(xiàn)有氧化鐵粉生產(chǎn)中的選礦和焙燒環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)中不產(chǎn)生廢水，廢渣。煙氣中的布袋塵是有色金屬鋅、鎘的生產(chǎn)原料。尾氣為低硫、低氮?dú)怏w，可完全達(dá)到國(guó)際排放標(biāo)準(zhǔn)。并且副產(chǎn)品為水泥熟料，減少了水泥生產(chǎn)的尾氣排放，因而尾氣排放量是現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的1/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，所用的原料是難選和無(wú)人問(wèn)津的弱磁性鐵礦石如褐鐵礦，針鐵礦，部分赤鐵礦等，全鐵含量大于30%較好。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，所述的煤可以是無(wú)煙煤、也可以是煙煤、焦粉等，實(shí)現(xiàn)了無(wú)焦煉鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，所述脫硫劑是石灰石或白云石。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，所述的催化劑可以是鉀、鈣、鎂、鋇、鈉、鋰金屬離子中的一種或多種，主要是按高檔水泥熟料元素成份要求定。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，粘合劑為石灰、廢紙漿、膨潤(rùn)土、水玻璃、淀粉、糊精、腐植酸、甲基纖維素等中的一種或幾種配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，所述的掛漿是由耐火度大于1250°C的耐火粘土等原料，經(jīng)磨細(xì)加水?dāng)嚢璩赡酀{，礦塊從泥漿中沾過(guò)即為掛漿。掛漿原料最好選用水泥熟料中所需要的成份。掛漿厚度為l_3mm，掛漿的目的一是防止礦塊高溫還原時(shí)相互粘結(jié)，二是防止礦塊氧化。耐火度大于1250°C的耐火粘土等原料有，煤矸石、膨潤(rùn)土、紅粘土、鋁土礦、耐火粘土、陶瓷粘土、聞嶺土等，也可以用招央石、紅粘土、招土礦、耐火粘土、陶瓷粘土、聞嶺土等，也可以用鋁英石、皂石、葉臘石、蒙脫石、伊利石、高嶺石等粉碎使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，氮?dú)馐怯芍行⌒头肿雍Y制氮機(jī)生產(chǎn)的，它能耗低、效率高，制氮機(jī)排出的尾氣含氧較高的富氧空氣，它將被送到高溫?fù)Q熱器中換熱，換熱后的高溫富氧空氣參與高溫燃燒，氮?dú)饪裳h(huán)利用，因此補(bǔ)充量很少。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，原料的壓制成型，可以是任意形狀，如球形、棒形、矩形等等，還原爐可以選回轉(zhuǎn)窯、豎爐、隧道窯等的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法。在氮?dú)夂娓蛇^(guò)程中所分離出的水，將被用于采暖，采暖后的水被送回掛漿池或稀釋粘合劑，從而節(jié)約了用水，杜絕了無(wú)水排放。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，冷卻后的礦塊在粉碎球磨時(shí)，以氮?dú)獗Ｗo(hù)風(fēng)選。是指冷卻后的礦塊，經(jīng)初碎后，送入雷蒙磨或球磨機(jī)中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下(防止鐵粉在球磨中過(guò)熱氧化)細(xì)磨和風(fēng)選，礦塊中未燃燒盡的質(zhì)量最輕的碳粉，被選出送回碳原料倉(cāng)再次利用；次輕的物料作為水泥熟料；重物料送入磁選機(jī)。氮?dú)饨槿腼L(fēng)選不僅降低了設(shè)備溫度，而且有效保護(hù)了鐵粉的氧化問(wèn)題，從而為下一步產(chǎn)出高品質(zhì)鐵粉打下了良好基礎(chǔ)。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，磁選過(guò)程分三級(jí)，第一級(jí)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為57KA/m，選出物被送到第二級(jí)磁選，剩余尾渣是高檔水泥熟料。第二級(jí)磁選強(qiáng)度為44KA/m，選出的物料被送到第三級(jí)磁選，尾渣返回第10步球磨機(jī)中重新破碎風(fēng)選，第三級(jí)磁選強(qiáng)度30KA/m選出物為高純度鐵粉，剩余物為海面鐵。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，產(chǎn)品是高純度鐵粉、海綿鐵和水泥原料，也可以把鐵粉壓成鐵塊銷售。
全文摘要
節(jié)能環(huán)保兩磨一燒法鐵礦無(wú)焦煉鐵暨水泥熟料生產(chǎn)工藝是將較難選的弱磁鐵礦石，如褐鐵礦等加無(wú)煙煤或煙煤、脫硫劑、催化劑等配料球磨，球磨后的物料加粘合劑壓制成磚或瓦，再把成型后的磚塊掛漿，送入爐中烘干、燒結(jié)、還原、冷卻。冷卻后的礦塊，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下細(xì)碎和風(fēng)選，風(fēng)選出的輕物料碳粉返回再利用，次輕物料是水泥熟料，剩余物經(jīng)三級(jí)磁選，得到高純鐵粉、海綿鐵。該工藝無(wú)廢水、廢渣排放，冶煉能耗是現(xiàn)有海綿鐵生產(chǎn)能耗的1/5，礦石中加入脫硫劑，使尾氣排放達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。如果水泥廠采用該工藝，不僅可在同等能耗的情況下生產(chǎn)水泥熟料，而且可以生產(chǎn)出國(guó)家急需的海綿鐵、高級(jí)鐵粉或鐵塊，緩解我國(guó)鐵礦石進(jìn)口壓力，效益極好。
文檔編號(hào)C21B13/00GK102618685SQ20111002811
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者姜洪金, 安翠翠, 楊旭東, 王恩禮 申請(qǐng)人:姜洪金