一種轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統和方法與流程

本發明屬于冶煉技術領域，尤其涉及一種轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統和方法。

背景技術：

硫酸是一種是重要的工業原料，可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等。硫鐵礦是我國的主要硫源，儲量大的比較集中在主要分布省區依次為四川、安徽、內蒙、廣東和云南，資源總量達127.8億噸，居世界前列。

在硫酸的生產過程中會產生硫鐵礦燒渣(又稱硫酸渣)，其是化學工業生產的主要固體廢棄物之一。我國每年產生的大量硫鐵礦燒渣大多采用堆填處理，不僅占用了大量土地，而且對環境造成了嚴重污染。同時，硫鐵礦燒渣含有的20％～60％的鐵也沒有得到回收利用。

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加大，資源品位高、分選性好的鐵礦資源正逐漸減少，礦產資源可供給能力持續下降。積極開發難利用鐵礦石資源，可有效擴大我國可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。

現有的一種用硫鐵礦生產鐵精粉的方法及其裝置，是在已的生產硫酸裝置的基礎上，增加原料混配系統，利用沸騰爐排出的燒渣，按計算比例摻入硫鐵礦中，并與其它成分混合入爐焙燒，產物為硫酸，還可獲得鐵精粉。此工藝獲得的鐵精粉金屬化率低。

技術實現要素：

本發明意在提出一種轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統和方法，在轉底爐中實現硫鐵礦的氧化焙燒與還原焙燒，還原效果佳，金屬化率高，然后磨礦磁選獲得高品位鐵精粉，并收集轉底爐產生的煙氣，用于制造硫酸。

本發明的目的之一是提供一種轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統，包括轉底爐和磨礦磁選設備，

所述轉底爐包括入料口、出料口、煙氣出口和擋墻，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氧化焙燒區和還原焙燒區，所述轉底爐入料口位于所述氧化焙燒區，所述轉底爐出料口位于所述還原焙燒區，所述煙氣出口位于所述氧化焙燒區；

所述磨礦磁選設備包括入料口和出料口；

所述轉底爐出料口連接所述磨礦磁選設備入料口。

轉底爐用于硫鐵礦的氧化焙燒和還原焙燒。磨礦磁選設備用于金屬化球團的磨細、磁選，獲得鐵精粉。

轉底爐的爐底可旋轉，旋轉的爐底帶動爐內物料運動。硫鐵礦干球團由轉底爐入料口進入氧化焙燒區，經氧化焙燒后進入還原焙燒區，還原焙燒后的金屬化球團經轉底爐出料口排出轉底爐。煙氣出口用于收集轉底爐產生的煙氣制造硫酸。

本發明中，所述系統進一步包括細磨機、壓球機和干燥裝置，

所述細磨機包括出料口；所述壓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壓球機入料口，所述壓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。

細磨機用于將硫鐵礦細磨至后續處理所需的粒度。壓球機用于將細磨的硫鐵礦顆粒造球。干燥裝置用于球團的干燥，為后續焙燒做準備。

本發明中，所述轉底爐進一步包括還原劑入口，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。還原劑由所述還原劑入口進入轉底爐，在干球團進入還原焙燒區時將所述干球團均勻覆蓋一層還原劑。

具體的，所述氧化焙燒區環形區域的弧度為150°～180°，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°。

作為優選的方案，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，又要保證氧化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

本發明中，氧化焙燒是在氧化氣氛中進行的，通過焙燒使礦石中的某些成分發生氧化反應，生成新的氧化物。硫鐵礦(FeS₂)在氧化氣氛(或通入大量空氣)中長時間焙燒時與O₂發生反應生成磁鐵礦(Fe₃O₄)，磁鐵礦更容易被還原。

本發明的另一目的是提供一種利用上述系統處理硫鐵礦的方法，包括如下步驟：

A、將硫鐵礦細磨壓球，干燥后獲得干球團；

B、將所述干球團送入所述轉底爐，先進行氧化焙燒脫硫，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，收集氧化焙燒區的煙氣用于制造硫酸；

C、將所述金屬化球團水冷后細磨、磁選獲得鐵精粉和尾礦。

作為優選的方案，所述轉底爐氧化焙燒區溫度為800～1000℃，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2～5h。

具體的，步驟A中將所述硫鐵礦和電石渣細磨至粒度≤200目的顆粒質量百分比在80％以上，所述干球團粒徑為10～20mm。

作為優選的方案，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。

進一步的，步驟C中將所述金屬化球團細磨至粒度≤200目的顆粒質量百分比在80％以上，在磁場強度800～2000Oe進行磁選。

作為優選的方案，在氧化焙燒時鼓入氧氣，鼓入的氧氣體積為燃料體積的10～15％。

本發明提供的一種轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統和方法，將硫鐵礦制備球團后，在轉底爐內氧化焙燒與還原焙燒一體完成；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區干球團顯熱，降低了能耗；硫鐵礦經脫硫氧化后再還原焙燒，金屬化率高；利用硫鐵礦作原料，磨礦磁選獲得鐵精粉，為擴大鐵礦石的資源利用創造了條件。

附圖說明

圖1是本發明轉底爐聯合磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統示意圖；

圖2是本發明的轉底爐還原劑入口局部示意圖；

圖3是本發明的系統處理硫鐵礦的方法示意圖。

圖中：

1-細磨機；2-壓球機；3-干燥裝置；4-轉底爐；

401-轉底爐入料口；402-轉底爐出料口；403-煙氣出口；404-擋墻；405-氧化焙燒區；406-還原焙燒區；407-還原劑入口；

5-磨礦磁選設備。

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磨礦磁選設備處理硫鐵礦的系統，包括：細磨機1、壓球機2、干燥裝置3、轉底爐4和磨礦磁選設備5。

細磨機1包括入料口和出料口。細磨機1用于將硫鐵礦細磨至后續處理所需的粒度。

壓球機2包括入料口和出料口。壓球機2用于將硫鐵礦顆粒造球。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用于干球團的氧化焙燒和還原焙燒，獲得金屬化球團。

磨礦磁選設備5包括入料口和出料口。磨礦磁選設備5用于金屬化球團的磨礦和磁選，獲得產品。

如圖1和圖2所示，轉底爐4包括入料口401、出料口402、煙氣出口403、擋墻404和還原劑入口407。

擋墻404位于轉底爐4的爐體內，將爐體內的環形空間分隔為氧化焙燒區405和還原焙燒區406，轉底爐入料口401位于氧化焙燒區405，轉底爐出料口402位于還原焙燒區406，煙氣出口403位于氧化焙燒區405，還原劑入口407位于還原焙燒區406遠離出料口端的爐頂。

干球團在氧化焙燒區405脫硫氧化產生的煙氣由煙氣出口403收集，可用于制造硫酸。

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。本發明實施例中，硫鐵礦干球團(物料)由轉底爐入料口401進入氧化焙燒區405，經氧化焙燒后進入還原焙燒區406，還原焙燒后的干球團經轉底爐出料口402排出轉底爐。

如圖2所示，還原劑入口407位于爐頂，便于還原劑進入轉底爐4。還原劑入口407設置在還原焙燒區406遠離轉底爐出料口端，與擋墻404有一定距離，使得干球團進入還原被燒區406時就可與還原劑接觸。

細磨機1出料口連接壓球機2入料口，壓球機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出料口連接磨礦磁選設備5入料口。

具體的，轉底爐4中擋墻的數量為兩個。氧化焙燒區405環形區域的弧度為150°～180°。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°。其中，一個擋墻設置在轉底爐入料口401與轉底爐出料口402之間的扇形區域中。

作為本發明實施例優選的方案，擋墻404底部與轉底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻404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，又要保證氧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硫鐵礦的方法，包括如下步驟：

1、將硫鐵礦細磨至粒度≤200目的顆粒質量百分比在80％以上，壓球，干燥后獲得干球團，干球團粒徑為10～20mm；

2、將干球團送入轉底爐，先進行氧化焙燒脫硫，后進行還原焙燒，獲得金屬化球團，氧化焙燒區溫度為800～1000℃，并鼓入燃料體積10～15％的氧氣，還原焙燒區溫度為1200～1300℃，轉底爐的爐底旋轉一周時間為2～5h，還原劑由還原劑入口進入轉底爐，在干球團進入還原焙燒區時將干球團均勻覆蓋一層還原劑，收集氧化焙燒區的煙氣用于制造硫酸；

3、將金屬化球團水冷后細磨至粒度≤200目的顆粒質量百分比在80％以上，在磁場強度800～2000Oe進行磁選，獲得鐵精粉和尾礦。

作為優選的方案，還原劑中碳的質量成分不低于80％，還原劑粒度為2～5mm。

本發明實施例提供的系統和方法，將硫鐵礦制備球團后，在轉底爐內完成氧化焙燒和還原焙燒，系統結構簡單，成本低；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區干球團顯熱，降低了能耗；硫鐵礦經脫硫氧化后再還原焙燒，還原效果好，金屬化率高；硫鐵礦的充分利用，為擴大鐵礦石的資源利用創造了條件。

下面通過具體的實施例對本發明進行更具體的說明，以便更好的理解本發明的實施方案。

實施例1

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質量占比82.31％，壓球(球團粒徑10mm)，干燥后由轉底爐入料口進入，氧化焙燒區弧度為150°，溫度控制900℃，鼓入燃料體積的10％氧氣，還原焙燒區溫度控制1300℃，爐底旋轉一周時間為5h，氧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：82.03％，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，將氧化焙燒區煙氣抽取用于制備硫酸。從轉底爐排出的金屬化球團水淬，磨至粒度≤200目的顆粒質量占比85.36％，在800Oe磁選獲得鐵精粉和尾礦。

實施例2

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質量占比83.55％，壓球(球團粒徑15mm)，干燥后由轉底爐入料口進入，氧化焙燒區弧度為160°，溫度控制800℃，鼓入燃料體積的12％氧氣，還原焙燒區溫度控制1200℃，爐底旋轉一周時間為3h，氧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：80.26％，粒度3mm)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，將氧化焙燒區煙氣抽取用于制備硫酸。從轉底爐排出的金屬化球團水淬，磨至粒度≤200目的顆粒質量占比83.35％，在1500Oe磁選獲得鐵精粉和尾礦。

實施例3

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質量占比81.25％，壓球(球團粒徑20mm)，干燥后由轉底爐入料口進入，氧化焙燒區弧度為170°，溫度控制1000℃，鼓入燃料體積的15％氧氣，還原焙燒區溫度控制1300℃，爐底旋轉一周時間為2h，氧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：83.26％，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，將氧化焙燒區煙氣抽取用于制備硫酸。從轉底爐排出的金屬化球團水淬，磨至粒度≤200目的顆粒質量占比82.68％，在2000Oe磁選獲得鐵精粉和尾礦。

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。