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褐铁矿低温脱磷还原高品位铁精粉的新技术

发布时间:2017-07-24:03:04:39    浏览量:1098

一、褐铁矿简介及磷的危害性

我国铁矿资源丰富,但大部分是低品位矿或多金属共生矿,有不少赤铁矿和褐铁矿一般都比较难选,这些矿石的特点是铁品位低、铁氧化物的晶粒极其微细,与脉石嵌布致密,部分褐铁矿呈胶质状,单体解离难度大,因而难以选别,未能得到合理的利用。为了合理利用开发褐铁矿的资源,将矿产资源优势转化为经济优势,研究出了直接还原褐铁矿固态粒铁的新技术。

褐铁矿是含水氧化矿,由其它矿石风化后生成的,在自然界中分布得最广泛,但矿床埋藏量大的并不多见。褐铁矿实际上是由针铁矿(Fe2o3·H2O)、水针铁矿(2 Fe2o3·H2O)和含不同结晶水的氧化铁以及泥质物质的混合物所组成的。褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以Fe2o3·H2O形式存在的。一般褐铁矿石含铁量为37%~55%,有些含磷较高。(如摩洛哥的褐铁矿成分为Fe:43.5%;Na2O:0.05%;MgO:2.42%;K2O:0.02%;CaO:2.89%;TiO2:0.41;MnO:0.19%;V2O5:0.06%;P:0.56%;S:0.24%;)其赋存状态为磷灰石,这些矿不能直接用高炉冶炼。因为褐铁矿高炉冶炼过程中不能脱磷,当铁水含磷量高时,炼钢成本大大增加,在钢材中含磷高时,容易发生“冷脆”现象,被认为磷是钢铁行业的有害元素。

二、褐铁矿低温脱磷还原固态粒铁的工艺及流程

本发明的褐铁矿低温脱磷还原高品位铁精粉的新技术,是近代工业还原铁的前沿技术,是炼铁生产工艺的重大改革,对对传统还原金属铁的一场革命。其生产工艺的主要过程为褐铁矿磨细加入煤粉及高效添加剂和脱磷剂混合制球,干燥、在回转窑900℃~950℃还原2小时,然后将焙烧矿球磨磁选,可获得铁品位90-95%还原铁粉,脱磷率85-90%,回收率85-90%。通过隧道窑生产实践,在技术上、成本工艺上是可行的。其品位、脱磷率、回收率远好于目前采用强磁选-反浮选的工艺选出的各项指标。在煤矿和铁矿资源丰富且价格低廉的地区,用该工艺处理褐铁矿具有一定的经济效益。其脱磷原理是:在配碳烧结过程中加碳和Ca5(PO43F,在SiO2和添加剂参与下,被C还原生成P2蒸汽,在逸出过程中被氧化成P2O5气体排出。而P2O5易溶于水生成磷酸,烧结尾气通过过滤可回收磷;另一方面,在烧结还原过程中部分P2O5与CaO反应生成磷酸,残留在烧结矿中。通过磁选的方法使磷酸盐进入尾矿,达到铁精粉含磷的要求,其选矿废渣可作为水泥的原料,实现无固体废物排放。

 

褐铁矿低温脱磷还原固态粒铁的工艺流程图

原料破碎

球磨

        专用添加剂 混合配料脱磷剂

自动装料系统

168×3.2m智能隧道窑焙烧

自动卸料系统

                  球磨磁选尾矿作水泥

 铁精粉清洗、烘干

三、褐铁矿低温还原高品位铁精粉新技术的特点

能耗低(由于冶炼温度低),由于加入添加剂和自动装卸料,克服了隧道窑长期以来还原时间长、产量低、能耗高的弊端,取代了传统高炉炼铁工艺,具有投资少、能耗低、生产效率高、脱磷率高的优势。

四、隧道窑生产工艺的优点

    隧道窑煤基还原工艺的核心设备隧道窑,作为热工设备已有百年历史,热工参数包括温度、压力、气氛全部实现智能控制,自技术成熟,新发明的褐铁矿在隧道窑中低温还原脱磷生产铁精粉的工艺具有下列突出优点:

    (一)、能耗低

能耗中85%的能源由煤提供,吨矿能耗仅为107kg。新工艺真正实现了无焦、低温炼铁工艺新突破。本工艺中核心设备之一为隧道窑,隧道窑生产中冷却余热、排烟余热均用于原料处理,是世界各工艺中能源综合利用中最经济的。

   (二)、原料预焙烧、工艺先进、自动化程度高

隧道窑采用全智能模块化设计。窑炉温度、气氛、压力、进出车均采用计算机控制。工艺制度便于程序化管理;窑车的装和卸均为自动系统。结构采用平顶弹吊挂技术,有效宽度3.2米,长度168米。年处理15万吨隧道窑系统定额仅为10人;物料的气氛、焙烧温度均匀。保证褐铁矿低温还原铁精粉回收率的提高。

五、隧道窑与回转窑的优缺点的比较

根据年处理30万吨褐铁矿匹配,应选2条∮3.5×70m回转窑。下列文件中按此型号对比:

1、回转窑作为热交换装置,窑内炽热气流与物料之间主要是“堆积态”换热,换热效率低,从而影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗的降低。隧道窑是连续性窑炉热利用好,隧道窑使用的助燃空气采取从窑内抽出余热作为助燃风助燃热源,能够很好的余热利用降低能耗。据计算隧道窑的能耗指标仅107kg/t远远小于回转窑的能耗142kg/t指标。

2、回转窑筒壁较薄热损失大,隧道窑高温带墙壁厚度870mm是回转窑壁厚度的23倍,有效的避免了热损失问题。另外回转窑的表面温度可高达200℃而隧道窑高温带墙壁的表面温度接近室温约40℃,使工作环境得到良好的改善。

3、回转窑预热时间短,熟料煅烧过程所需要的燃料全部从窑热端供给,燃料在窑内煅烧带的高温、富氧条件下燃烧,有害成分大量形成,造成大气污染。隧道窑预热带较长预热效果好,隧道窑在预热带设立搅拌气幕,搅拌气幕是高速自窑顶向窑内喷风,迫使窑内上部热气体向下流动,产生搅动作用,均匀窑内温度。现在建设使用的隧道窑是还原气氛焙烧,在预热带增加了气氛转换气幕,喷入空气,使窑内从还原段流来的CO和其它未燃的可燃成分燃尽,节约能量,减少污染。

4、回转窑余热利用率低,目前国内投资生产的回转窑有余热利用的项目都普遍出现一个问题局部投资成本高、利用率低。隧道窑余热稳定、风量干净、利用率高。

5、现在建设的隧道窑在控制方面实行全智能化DCS控制,实现全自动连锁如发现窑内气氛、温度的变化会自动根据设定参数做出一系列的自动修改。回转窑在气氛、自控方面远远低于隧道窑。

综上所述文件隧道窑在能耗、环保、烧成气氛、余热利用率和工艺回收率都远远高于回转窑,其产量也可与回转窑媲美,所以用隧道窑还原褐铁矿生产还原铁粉工艺(自动装卸料)代替回转窑生产工艺,是一个必然的发展趋势。

六、经济技术指标

以投资年处理30万吨的(干基高磷)褐铁矿在隧道窑中低温脱磷还原高品位铁精粉的固定投资3500万元。每吨矿处理成本200元,每3吨矿可生产1吨生铁,其处理3吨矿成本为200×3=600元;冶炼1吨生铁需400元,每吨生铁成本600+400=1000元;年处理30万吨矿,可生产生铁30万吨÷3=10万吨,每吨按目前市场价2450元计算,每吨利润2450-1000=1450元,年处理30万吨矿利润:30万吨÷3吨×1450=1.45亿。

                                                                                                                                                         联系电话:15225139398 樊先生



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