[发明专利]一种难选贫铁矿脉动流化床磁化焙烧装置及焙烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难选氧化铁矿石粉体的脉动流化床磁化焙烧方法以及使用该方法的装置，属于化工、冶金领域。

背景技术

中国是一个铁矿石资源丰富、但大部分为低品位(平均在30％左右)复杂难选贫铁矿(包括褐铁矿、赤铁矿等)的国家，采用常规的重选、强磁选、浮选及其联合工艺难以有效分选这些复杂难选铁矿石。近年来由于铁矿石价格上涨以及国内铁精矿供应紧张，不能适应钢铁工业要求的大量低品位铁矿石资源没有得到有效利用，为此需开发一种有效的低品位铁矿石分选方法与装置。

磁化焙烧早在上世纪五六十年代就已被证明可行的，其是将弱磁性的铁氧化物还原焙烧成强磁性人工磁铁矿的有效分选方法。目前，所述磁化焙烧尚未走向工业化应用，因此进一步研发难选铁矿石磁化焙烧技术，使其走上工业应用，对于缓解我国铁精矿紧缺、需要进口大量铁矿石的局面具有重要的意义。

磁化焙烧反应器主要有竖炉、回转窑、流化床(沸腾炉)。与竖炉和回转窑相比，流化床磁化焙烧是铁矿石粉体在还原气流的作用下形成流态化层，它具有传热传质效率高、焙烧质量好、还原时间短等优点，因此国内外许多学者对流化床磁化焙烧还原反应器进行了较多的研究。

如英国专利GB 1008938提出采用过程优化设计降低磁化焙烧能耗的工艺。

中科院化工冶金研究所(现为中科院过程工程研究所)早在上世纪六十年代就已经开始了铁矿石沸腾磁化焙烧技术的研究，与马鞍山矿山研究院共同建造了我国第一座100吨/天的流态化磁化焙烧中试系统，鞍山钢铁公司在此基础上设计建成日处理量700吨的折倒式半截流两相沸腾焙烧炉，获得较好的结果。

中国发明专利(申请号200710304534.3，公开号CN 101215631 A)提出了“一种铁矿石流化床磁化焙烧装置”，将预处理的矿石与煤送入循环流化床焙烧炉，在空气中加入部分再循环烟气提高还原气氛中CO含量以提高矿石还原所需的还原气氛质量。

中国发明专利(申请号200710121616.4，公开号CN 101386908 A)提出了“对难选铁矿石粉体进行磁化焙烧的工艺系统及焙烧的工艺”，采用高效、低阻的循环流化床反应器对铁矿石粉体进行磁化焙烧，焙烧尾气先在燃烧室中通过燃烧释放其中未反应还原性气体的潜热，并采用流态化冷却器回收高温焙烧时的显热。该发明具有磁化焙烧效率高，焙烧过程热量回收利用充分等优点。

然而现有的流化床磁化焙烧技术明显存在若干不足之处：受流化床技术本身以及矿石本身特性的限制，存在沟流、粘结、死区、短路等不良现象、相对高的压力降以及不同粒径矿粉颗粒所需不同最佳焙烧时间带来的过还原与欠还原问题。

解决这些问题的较好途径是提高气流脉动频率与幅度以增加气流剪切力-气固脉动流化床。脉动流化床就是利用脉动气流来增强流化床层物料的扰动，达到减小气泡增长对操作引起的沟流、短路等影响。

气固脉动流化床的研究及其应用始于20世纪60年代末，主要集中在美国、波兰、前苏联和前西德等国家，主要应用于燃烧、干燥中。

现有气固脉动流化床分为机械式及自激式两类。其中自激式脉动流化床的研究非常少见，中国发明专利(申请号200510060851.6，公开号CN 1740635 A)提出了“脉动流化床燃烧装置”，它具有声去耦室，在声去耦室上连接有里克管型脉动流化床燃烧室主体，在里克管型脉动流化床燃烧室主体下端起的L/12-3L/4处，设有布风板，其中L为燃烧室主体管长，在布风板上下的里克管型脉动流化床燃烧室主体内壁或外壁设有加热装置，在里克管型脉动流化床燃烧室主体上部的外壁上设有热交换面，在热交换面与加热装置之间的里克管型脉动流化床燃烧室主体的外壁上设有给料装置。但所述脉动流化床燃烧装置仅适用于各煤种及生物质的燃烧、物品干燥以及富氧条件下的煤炭气化。

本发明针对现有流化床磁化焙烧的不足，提出了一种高炉煤气、焦炉煤气以及煤炭气化气燃烧耦合流化床磁化焙烧技术的工艺与装置-里克管型脉动流化床磁化焙烧装置及焙烧方法，以有效地破坏和抑制流化床磁化焙烧出现的“沟流”、“死区”、“短路”等不良现象以及铁矿石粉体在反应器内停留时间分布过宽的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种难选贫铁矿脉动流化床磁化焙烧装置及焙烧方法。它是通过气流脉动强化传热传质，有效调节和控制床内的气固两相流动，克服流化床自身技术的不足以及不同粒径铁矿石的过还原和欠还原问题，提高磁化焙烧效率以及铁回收率。