低品位菱、褐铁矿回转窑磁化焙烧-磁选新技术.doc

低品位菱、褐铁矿回转窑磁化焙烧-磁选新技术2008年9月全球性的次贷危机使我国的钢铁行业面临着巨大的压力，再加上近期三大矿山单方面铁矿涨价90，严峻的国内外形势使我们深刻认识到加大对国内复杂难选铁矿资源的开发利用力度具有重要的现实意义。我国低品位难选矿储量巨大且未能得到有效利用，合理开发和利用低品位铁矿资源可以有效缓解我国钢铁行业所面临的压力。褐铁矿原矿铁品位为40.33,其磁化焙烧的最佳工艺条件为：磁化焙烧温度850,还原时间15min,内配煤比例为2。此条件下得到的焙烧矿铁品位为47.15、磁化率为2.26；焙烧矿磨矿磁选的最佳工艺条件为：磨矿细度为-0.074mm87.35，磁场强度为61.52kA/m。经磁选管一次选别,得到的精矿铁品位为60.17，铁回收率为64.76。褐铁矿中含有菱铁矿比褐铁矿单独焙烧的各项指标均有所提高：在相同的焙烧温度和还原时间下，含有菱铁矿的铁矿石内配煤可从2降低到1.4、磁选精矿品位可从60.17提高到61.02、回收率也从64.76提高到70.20。这是因为菱铁矿在磁化焙烧过程中存在一个自身磁化的过程，其热分解产生的CO2可使FeO转化为Fe3O4，而反应生成的CO又可将矿石中Fe2O3还原成Fe3O4，因此，含有菱铁矿的铁矿石可降低还原剂的用量。同时由于菱铁矿的分解是在还原气氛下进行的（混合矿内配煤外配焦粉），其分解式为：3FeCO3Fe3O4+2CO2+CO；还原气氛可使磁铁矿不被氧化且与分解时放出的CO气体一起参与赤铁矿的还原反应，即3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2。因此，磁选精矿的铁品位和回收率均比不含菱铁矿时要好。由于含有菱铁矿的铁矿石热分解产生的气体要向外扩散，导致铁矿石的致密度有所降低，此时在团块中也产生了一定比例的孔隙，原本致密的团块不再是无孔固体，气体扩散的阻力降低，还原反应更易进行，还原剂用量更低。一、技术类型金属矿山高效选矿技术。二、适用范围低品位菱、褐铁矿、低品位氧化锰矿、低品位氧化铅锌矿等。三、技术内容1、基本原理该项技术与装备利用长沙矿冶研究院有限责任公司开发的新型大型磁化焙烧回转窑成套装置，将菱、褐铁矿加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应，经磁化焙烧后，铁矿物的磁性显著增强，脉石矿物磁性则变化不大。各种弱磁性铁矿石经磁化焙烧后再通过磁选便可进行有效的磁选分离，实现铁矿物的有效分选。2、关键技术（1）低品位菱、褐铁矿回转窑还原磁化焙烧-磁选选矿联合选矿工艺流程的确定；（2）满足工艺要求、经济可行的回转窑磁化焙烧技术；（3）大型工业回转窑内的中低温、弱还原气氛精确控制技术；（4）符合工艺要求的还原磁化焙烧回转窑结构设计；（5）燃料与还原剂互补利用技术方案的确定；（6）焙烧矿冷却及输送方式的选择。3、工艺流程原矿、煤先由破碎系统处理，经筛分后将破碎合格的菱、褐铁矿和烟煤分别由配送系统送入回转窑内进行磁化焙烧。焙烧热源由燃烧天然气（或粉煤）和烟煤提供，焙烧合格的产品通过水冷后送入磁选车间进行磨矿磁选，生产出合格的铁精粉。工艺流程图如下：褐、菱铁矿、烟煤配料回转窑焙烧烟气旋涡除尘 铁精粉磁选磨矿焙烧矿焙烧料冷却 布袋除尘烟气排放四、主要技术指标以新疆克州亚星矿产资源集团项目为例，在项目试生产期间，焙烧矿品位平均比原矿提高了7.29个百分点，精矿品位平均达到了62.39%，在磁选管分析中铁的总收率达到了90.17%。回转窑平均处理能力大于50.00t/台.h，从工艺角度考察，回转窑磁化焙烧成套装置可进行连续、稳定的长期生产，各项指标处于国内领先水平。五、典型实例及成效通过多年的技术开发和不断地完善，菱、褐铁矿回转窑磁化焙烧-磁选新技术和新型大型磁化焙烧回转窑成套装置目前已经成为成熟的技术和装备。新疆克州亚星矿产资源集团有限公司年处理200万吨菱、褐铁矿石的选矿厂已投产运行3年；云南万得利自然资源开发有限公司年处理30万吨低品位褐铁矿石的选矿厂已投产运行3.5年；正在建设凌源红山矿业有限公司一期工程年处理36万吨褐铁矿焙烧选矿工程；正在建设云南峨山矿冶集团有限责任公司年处理100万吨菱铁矿焙烧选矿工程；云南新山矿业集团有限公司菱铁矿，建设规模年处理200万吨，正处于选矿试验及可行性研究阶段。存在的问题：(1)由于该技术首次用于工业应用，无经验可借鉴，无现成的熟练产业工人，急需培养高素质、责任心强的熟练工人。(2)回转窑烟气中的余热正在考虑加以回收利用。新疆克州亚星矿产资源集团有限公司投资4.3亿元新建年处理200万吨铁矿石的选矿厂，建设期12个月，建成达产后年处理200万吨低品位菱、褐铁矿，生产品位61%的铁精矿110万吨,可高效利用已探明储量为7000余万吨，远景储量近亿吨的低品位菱褐铁矿资源，年平均利润总额14059.78万元，年销售税金及附加3673.19万元，投资回收期4.5年。云南峨山万得利自然资源开发有限公司投资1.1亿元新建年处理30万吨贫褐铁矿磁化焙烧选矿厂，年处理贫褐铁矿30万吨,生产品位60%的铁精矿18.73万吨，仅峨山县境内就可以盘活低品位铁矿达5000余万吨，年平均利润总额为1482.62万元，年销售税金及附加540.62万元，投资回收期6.5年。六、推广前景褐铁矿、菱铁矿是储量很大的矿石类型，与磁、赤铁矿共生的占铁矿总储量的10%，在西部主要找矿靶区预测储量50多亿吨，仅在我国陕西、新疆、云南等地的单独储量就达近20亿吨，俄罗斯、中亚地区以及澳大利亚这一类型矿石的储量也很丰富，东欧、中亚地区已探明储量近30亿吨，潜在资源量占铁矿潜在资源总量的37%以上。由于褐铁矿、菱铁矿的比磁化系数等物理性能与主要脉石矿物石英非常接近，表面泥化严重，疏水性差。同时，矿石成因复杂，赋存状态多种多样，因此使用常规分选方法很难实现这类矿石的高效利用。随着我国钢铁工业的快速发展，在国家政策指导下，投资开发难选铁矿石的企业日益增多。新疆契列克其铁矿、鲁能俄罗斯别列佐夫铁矿、武钢大冶铁矿等褐铁矿、菱铁矿储量大的矿山企业均拟建工业规模的选矿厂或进行技术改造。磁化焙烧工艺技术是处理贫弱磁性难选铁矿石的唯一有效方法，该技术可在有相关资源的地方迅速得到推广应用，使之前分选非常困难的矿石得以高效利用，产业化前景非常广阔。我国菱、褐铁矿资源较为丰富,已探明储量分别为18.34亿吨和12.3亿吨，主要分布在陕西、新疆、云南、江西、福建等地，如储量可观的陕西柞水县大西沟菱铁矿矿床，江西铁坑褐铁矿床等。菱铁矿床主要赋存于沉积型和部分接触交代热液型铁矿床中，以湖北大冶、福建马坑为典型，而褐铁矿床主要类型为风化淋滤及残积型，典型代表为广东大宝山式褐铁矿矿床以及山西式风华林虑型褐-赤铁矿矿床，这两类矿石综合品位较低，选冶较为困难，目前利用率不足10%，大部分没有实现有效利用。上海永先机械制造有限公司多年来一直致力于难选铁矿的选矿研究工作，在利用菱铁矿回转窑进行菱、褐铁矿磁化焙烧选矿技术上实现了突破，为实现菱、褐铁矿的有效利用搭建了一个平台。一、菱铁矿焙烧原理：菱铁矿回转窑磁化焙烧技术就是以回转窑为载体，通过控制窑内温度和气氛，将弱磁性的菱铁矿、褐铁矿转化为强磁性的磁铁矿的过程。合格粒度的铁矿石和还原煤按一定比例进行混合配料后，自窑尾给入回转窑，与热气流逆向运动，逐步完成预热、烘干、脱结晶水、还原焙烧等过程，焙烧好的焙烧矿从窑头排出。加热用的天然气或粉煤从窑头给入，窑头采用专用的抛煤装置将还原煤抛入还原段，通过窑头一次供风及窑身二次供风调节窑内温度及气氛，从而达到最佳的焙烧条件，将菱、褐铁矿尽可能完全焙烧成磁铁矿。回转窑磁化焙烧技术及装备应用了多项专有技术，如：预防及控制结圈技术、防止焙烧矿氧化技术等。结圈是回转窑工业生产过程的普遍现象，尤其中低温、全粒级物料入窑的结圈更为严重。预防及控制结圈技术：一是调节工艺及设备运行参数，尽量延缓结圈周期；二是通过选择合适的耐火材料和调节燃料火焰长短、控制二次配风风量大小，控制初始结圈的形成机理，使形成的结圈可以自动、周期性脱落，解决了因结圈导致生产不顺行的问题。为保证窑内的还原气氛，防止焙烧矿在高温下接触空气而氧化，在窑头下料管及窑尾进料口使用了锁气装置，焙烧矿经窑头下料口和下料管落入水中迅速冷却，在焙烧料经过下料管时锁气装置起作用，防止已经焙烧好的物料再次氧化；采用水淬急冷方式冷却降温，可以将700800左右的焙烧矿急速降温至70左右，消除了焙烧矿被再次氧化的可能，而且，这种水淬急冷方式可以使焙烧矿产生大量裂纹，使后续的磨矿更易进行，从而大大降低磨矿成本。该成套技术和装置主要包括如下系统：回转窑系统、窑头排料系统、窑尾给料系统、窑头抛煤系统、尾气除尘系统、天然气或粉煤燃烧系统、窑尾配煤给煤系统、配电及仪表控制系统二、菱铁矿最适合的焙烧温度：目前经济可行的铁矿石磁化焙烧设备主要有竖炉、回转窑。但竖炉焙烧的最低粒度下限是7525mm，不能实现全粒级焙烧，势必造成资源浪费。而回转窑最大的优势在于可实现全粒级焙烧，有利于提高资源利用率，磁化焙烧效果好，由于不需要进行粗细矿石分别处理，矿石及设备的管理相对简单三、菱铁矿固体还原剂与回转窑热源工业上主要采用煤气、焦炭、煤等作还原剂，起还原作用的主要是CO、2和。回转窑燃料有天然气、煤、煤气、油、电等。磁化焙烧对还原剂的种类、用量及燃料要求较高，还原剂的用量会随矿石性质的变化而变动。在回转窑磁化焙烧中，用煤作固体还原剂，不仅可以增加料层内的还原气氛，避免窑内气流中氧气波动而影响焙烧效果，而且不需在窑内安装扬料板，减少粉尘率，避免回转窑内衬脱落影响窑的作业率，并且煤的给人及计量控制较方便。菱铁矿回转窑燃烧加热要求燃料热值要高，其低位发热量一般不低于25120KJ/m3。合格粒度的铁矿石和还原煤按一定比例进行混合配料后，从窑尾（给料端）给人回转窑内与热气流逆向运动进行磁化焙烧（还原煤或从窑头抛入），焙烧好的焙烧矿从窑头排出。加热用的天然气和一次空气从窑头天然气燃烧装置喷人窑内进行燃烧供热，并控制天然气进行不完全燃烧，保证窑内还原段的温度为700800。同时，从窑身风嘴向窑内鼓人二次空气，使得未燃烧完的天然气和其它可燃组份在回转窑内分段继续燃烧，以满足焙烧过程所要求的回转窑温度场分布。经过6080min磁化焙烧后的成品焙烧矿直接排入水中进行水淬冷却至70。回转窑排出的烟气经旋涡除尘器粗除尘和袋式除尘器精收尘后，由引风机送人60高烟囱排人大气。排放烟气含尘浓度小于150mg/m3,符合国家有关排放标准采用4m60m大型回转窑磁化焙烧处理云南峨山褐铁矿,高温区适宜温度为750850,窑尾温度为280350,窑头温度为700780,回转窑转速控制在0.400.50r/min,处理量控制在4050t/h,吨矿耗煤149.64kg时,磁化率高达93.30,焙烧矿石及选矿考核指标均合格.该生产技术对合理利用我国储量巨大的褐铁矿资源具有重要的现实意义,为开发利用褐铁矿开辟了新的有效途径。年产120万菱铁矿回转窑磁化焙烧项目项目概况地 区新疆发布时间2013-03-04项目性质新建企业性质股份制行 业冶金矿产投资总额10000万元进展阶段已备案(正在环评)申报方式备案制审批机关省级发改委设备来源国内采购资金到位正在落实建设周期2013至2014所 在 地新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶江西工业园内主管单位阿克陶县昆础铁矿业有限责任公司主要设备监控设备,除尘设备,破碎机,通风设备,球磨机,采选机,采掘设备,浮选机建设内容/主要产品选矿厂主要包括：矿石堆场、生产区、辅助生产区和生活区等。占地面积625665。采用回转窑磁化焙烧磁选工艺处理菱铁矿。年产120万菱铁矿回转窑磁化焙烧。业主方及其联系方式单位名称阿克陶县昆础铁矿业有限责任公司姓 名关强电 话18699881121邮政编码844000传 真通讯地址新疆维吾尔自治区喀什市帕依纳铺路34号网址项目简介该项目位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶江西工业园内，由阿克陶县昆础铁矿业有限责任公司投资建设，选矿厂主要包括：矿石堆场、生产区、辅助生产区和生活区等。占地面积625665。采用回转窑磁化焙烧磁选工艺处理菱铁矿。年产120万菱铁矿回转窑磁化焙烧。项目总投资10000万元。云南峨山县贫褐铁矿磁化焙烧磁选产业化开发项目，总投资8895万元，年处理60万吨贫褐（菱）铁矿，2009年8月8日竣工投产。工程公司承建的新疆克州亚星矿产公司（2010年投产）新疆克州亚星矿产资源集团有限公司年处理200万吨新疆切列克其菱、褐铁矿回转窑磁化焙烧成套工艺技术与装置，位于新疆阿图什重工业园区，距喀什约35公里。该项目采用磁化焙烧新技术和回转窑成套装置，总投资1.23亿元，共包括5套回转窑磁化焙烧装置，能够将含铁量40以下的低品位菱、褐铁矿变含铁量60以上的优质铁精矿，具有节能、处理量大、运行周期长等特点。