云南峨山褐铁矿回转窑磁化焙烧工业生产概述.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．1 3 2 A u g u s t2 0 1 2 云南峨山褐铁矿回转窑磁化焙烧工业生产概述① 王 东，薛生晖，毛拥军，黎红兵，张胜广，詹曙光 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要采用舛m 6 0m 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7 5 0 8 5 0 ℃，窑尾温度为2 8 0 3 5 0 ℃，窑 头温度为7 0 0 ～7 8 0o C ，回转窑转速控制在0 ．4 0 0 ．5 0r ／m i n ，处理量控制在4 0 5 0t ／h ，吨矿耗煤1 4 9 ．6 4k g 时，磁化率高达 9 3 ．3 0 ％，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。 关键词褐铁矿；大型回转窑；磁化焙烧 中图分类号T F l l l文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 2 2 6 0 3 云南省是铁矿资源丰富的省份，保有矿石储量 2 1 ．8 6 亿吨，居全国第7 位。其中富铁矿储量3 ．2 7 亿 吨，占全国总量的2 4 ．7 2 ％，居全国之首⋯。玉溪市是 铁矿石分布较多的地区，总储量5 ．4 亿吨，居全省之 首，矿石主要分布在新平、峨山、易门等县，仅峨山县铁 矿储量就达亿吨以上。虽然全省富铁矿总量居全国之 首，但低品位的贫矿仍然大量存在，仅峨山县贫铁矿所 占比例就达到5 0 ％，近50 0 0 万吨。对于低品位铁矿， 不能被直接用于炼铁，因而每年有大量的难选铁矿石 作为尾矿被废弃。提高精矿品位，回收利用被废弃的 尾矿将为矿山企业带来巨大的经济效益；同时，可变废 为宝，提高资源利用率，减少尾矿的排放量及对环境的 污染，具有巨大的社会效益旧“【。 为彻底改变铁矿开采利用过程中存在的资源浪费 严重的问题，按国家的“十一五”期间发展循环经济、 建设节约型社会的倡导和要求，云南峨山县万得利自 然资源开发有限公司与长沙矿冶研究院合作，由公司 投人资金对低品位矿开采利用和杂质含量高的粉矿、 碎矿回收利用技术进行研究开发，针对云南省的贫褐 铁矿资源，应用国内先进的磁化焙烧一磁选技术，进行 小试、中试，并将科技成果运用到大批量的生产中，实 现铁矿资源利用技术的整体提高，达到变废为宝，合理 利用资源的目的。 1 工艺流程 以粉煤为主要加热燃料、窑头抛煤为辅助供热，利 用窑头抛煤和窑尾配煤作为固体还原剂的回转窑磁化 焙烧褐铁矿工艺流程见图l ，设备连接见图2 。 铁矿石烟煤 兰兰；兰兰 堕苎盟 返料仓排审 图I回转窑磁化焙烧褐铁矿工艺流程 烟气 排审 f ．] I 锅妒Il 引风叫 ，． I f f 嚣I 嘲 烟囱 图2回转窑磁化焙烧褐铁矿设备连接图 窑尾粉矿仓的粉矿和粉煤仓的还原煤分别用定量 给料机按煤5 ％一8 ％的比例混合配料，经胶带输送机 给入回转窑内进行磁化焙烧。加热用的水煤气和一次 空气、粉煤从燃烧系统喷入窑内进行不完全燃烧。同 时，从窑头抛人加矿量4 ％一6 ％的煤作为辅助供热及 还原。在窑身装有5 台窑背风机，鼓入二次空气使得 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 4 2 9 作者简介王东 1 9 7 7 一 ，男，辽宁营u 人，工程师，主要从事黑色、有色金属资源综合利用研究。 鱼 万方数据 王东等云南峨山褐铁矿回转窑磁化焙烧工业生产概述 未燃烧的粉煤继续燃烧以加热矿石。经6 0 ～8 0m i n 的磁化焙烧后的成品焙烧矿通过排料漏斗直接进入双 螺旋输送机进行水淬冷却至7 0 ℃，然后由胶带输送机 运至磁选工序。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，由引风机送入2 8r n 烟囱排 人大气。 2 生产情况 玉溪峨山周围褐铁矿分布广泛，万得利公司原矿 中s i 含量高，且堪布粒度细，多种矿石混合在一起，但 经回转窑磁化焙烧一选矿后得到铁精矿含s i 小于 1 2 ％，精矿品位大于5 5 ％。由于矿石复杂、贫矿多，所 以在工艺参数的选择非常关键。 2 ．1 窑内温度场分布 焙烧温度是影响铁矿石磁化效果的主要因素。在 确定回转窑的焙烧温度时，必须考虑还原煤灰分的软 化温度和矿石杂质的熔融温度。回转窑的焙烧温度应 。低于还原煤中灰分和矿石杂质开始软化温度1 0 0 ～ 1 5 0 ℃，否则会造成回转窑内结圈严重，结圈不断增大 会引起窑尾返料，甚至停窑。在生产中，热电偶测得物 料温度要低于实际料温，在这里我们只以仪表显示温 度作为结果考查。综合考虑，在处理量4 5t ／h ，转速 0 ．4 ～0 ．7r ／r a i n 条件下进行焙烧温度试验，焙烧温度 试验范围在6 0 0 ～8 5 0o C 。 表1 焙烧温度试验结果 从表1 可知，焙烧温度8 0 0 ～8 5 0 ℃，焙烧矿磁化 率 精矿回收率 达9 3 ．3 0 ％。热力学和生产结果都表 明，提高回转窑焙烧温度能加速碳的气化反应和铁氧 化物的还原反应，加速矿石中F e 0 ，向F e ，0 。转化，但 是，温度过高又会生成没有磁性的氧化亚铁。从延长 生产周期和提高经济效益角度考虑，应尽量减轻回转 窑结圈的生成。还原段温度仪表显示大于9 0 0c C ，极 易形成结圈，且不容易脱落。 云南峨山万得利自然资源开发有限公司褐铁矿矿 石回转窑磁化焙烧要求高温区温度7 5 0 ～8 5 0 ℃，矿石 在高温区停留时间6 0 ～8 0m i n ，高于8 5 0 ℃的条件下 操作，短时间内可获得较高的精矿品位，但极易造成过 烧，大大降低金属铁的收率；窑头焙烧料出窑温度控制 在7 0 0 ～7 8 0 ℃为宜，过低将存在欠烧 矿石内部是红 矿 、过高将出现过烧；窑尾温度控制在2 8 0 ～3 5 0o C 。 实际生产中根据具体矿石来调整窑内温度场分布。 2 ．2 回转窑转速确定 在回转窑倾角一定的情况下，回转窑转速决定物 料在窑内经过的时间。回转窑转速关系到矿石焙烧是 否充分，会影响到焙烧矿质量和精矿的回收率。当矿 石处理量增大时，要先调高回转窑的转速；在窑内结圈 增大的情况下，要调快回转窑的转速，减少物料在窑内 停留时间，避免窑尾返料现象发生。调节回转窑的转 速要根据具体生产时窑内具体情况而定。回转窑转速 是确保物料在中高温带停留时间的关键指标，通过调 整转速既保证窑尾不返料到沉降仓，又要确保物料在 中高温带停留时间控制在6 0 ～8 0m i n ，必须避免过烧 或欠烧情况的出现。 在窑结圈高度小于3 0 0m m 以前，下矿量4 0 4 5 t ／h ，转速控制在0 ．4 0 0 ．5r ／m i n ；下矿量5 0t ／h ，转速 控制在0 ．4 5 ～0 ．5 5r ／m i n 。 在窑结圈高度大于3 0 0m m 以后，下矿量4 0 ～4 5 t ／h ，转速控制在0 ．5 ～0 ．6r ／m i n ；下矿量5 0t ／h ，转速 控制在0 ．6 ～0 ．6 5r ／m i n 。 2 ．3 最佳处理量及最大处理量 回转窑处理量与产量关系紧密，产量直接与厂家 的生产效益挂钩。如何发掘提高回转窑最大处理量也 是生产追求的主要目的。增大处理量同时要保证焙烧 矿质量合格。从2 0 0 9 年试生产至2 0 1 0 年以来的生产 统计，逐渐摸清了本回转窑的最佳处理原矿量和最大 处理原矿量。处理量的生产验证如表2 。 表2 处理量试验结果 通过2 0 1 0 年以来生产摸索，处理量在4 0 ～5 0t ／h 的加料情况下可获得较好的技术和经济指标，当处理量 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 在大于5 0t ／h 时虽然技术指标可以确保，但经济指标会 恶化。处理量在大于5 5t ／h 后，经济指标会严重恶化。 2 ．4 磁化焙烧热耗的控制 在2 0 1 0 年2 月4 卧1 7 0 8 开始投料～4 月1 8 日 煺；0 0 停矿的生产过程中燃料人窑热耗达到5 3 ．8 7X 1 0 4k c a l ／t 原矿；详见表3 。通过理论计算及国内其他类似 生产工艺的比较，云南峨山万利炉料公司褐铁矿回转窑 磁化焙烧的热耗可以控制在 4 8 2 1 0 4k c a l ／t 原矿，吨 矿耗燃煤1 4 9 ．6 4k g 。在生产过程中降低热耗和提高 处理量还有一定的潜力可挖。 从表3 中可以看出，处理量可达3 7 ．8 0t ／h ，开窑 周期7 2d ，周期内作业率为7 6 ．0 5 ％。 表3 云南峨山万利炉料公司褐铁矿回转窑磁化焙烧消耗指标 2 ．5 结圈研究 回转窑内高温带内壁常发生炉料环状粘附现象。 轻微的粘附现象称为窑皮，如果发生粘附，影响炉子正 常操作时，即谓结圈。回转窑的结圈是一个令人头痛 的问题，特别是煤基回转窑，结圈现象尤甚。而结圈一 旦发生，使工艺制度失控，就会严重影响生产。回转窑 结圈现象难以避免，如何控制结圈速度，延长生产周期 值得研究和探讨∞“1 。 1 从煤灰分的角度分析。矿石和还原煤灰分中 的F e 、A l 、S i 、C a O 易形成低熔点的硅酸铁等矿物质，从 而导致液相的生成，进而使回转窑结圈。所以回转窑 的焙烧温度应低于还原煤中灰分和矿石杂质开始软化 温度1 0 0 1 5 0o C 。 2 燃烧控制对结圈影响分析。试验发现，首粉煤 的燃烧重叠高温区过于集中，使窑内高温区局部生成 液相，是导致结圈位置的集中区。另外煤燃烧不完全， 导致窑头热量散失而使煤量增大，带入窑的部分煤以 及窑头喷入还没有烧透的煤在窑内沉降，因没有足够 的燃烧温度，随物料混合在窑内停留时间长，加之局部 高温形成液相，此时回转窑易结圈。生产中应避免局 部剧烈燃烧，控制好风、煤比，使之燃烧充分。 3 热工制度不稳。燃烧系统全部采用自动化仪 表控制，部分窑头工对基本操作程序不熟悉，没有掌握 好，遇到异常情况时，不能冷静分析，盲目急调过度，造 成温度大起大落。当人窑物料温度低、焙烧料结果差 时，往往采取窑头加大粉煤量、烧大火的方法，加之煤、 风不匹配，煤燃烧不充分，形成局部高温则易增加窑皮 而结圈。同时，三班操作上的不统一，工艺不稳定也影 响了热工制度的稳定。所以在今后的工作中要提高窑 头工操作熟练程度，统一工艺操作制度。 3 结论 1 在生产过程中，影响回转窑运行周期的主要因 素是窑内结圈的生成速度。生产中控制结圈生长速 度，一方面要把握人窑煤的质量，避免局部剧烈燃烧； 另一方面生产中工艺制度要统一，操作要平稳。 2 采用舛．0m 6 0m 大型回转窑磁化焙烧处 理云南峨山褐铁矿石，处理量大，达到5 0t ／h ，焙烧矿 石及选矿考核指标合格，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，为羿发利用褐铁矿 开辟了新的有效途径。 参考文献 [ 1 ]黄仲权．云南铁矿资源与钢铁工业的发展[ J ] ．矿产保护与利 用，2 0 0 2 1 1 1 1 5 ． [ 2 ]程坤，张宗华，杨琳琳．微细粒嵌布难选赤褐铁矿尾矿的选矿试 验研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 2 3 0 3 2 ． [ 3 ] 李永聪，孙福印．新疆某褐铁矿的选矿工艺研究[ J ] ．金属矿山， 2 0 0 2 6 2 9 3 0 ． [ 4 ] 赵艳，关翔．铁矿石焙烧- 磁选探索性试验研究[ J ] ．新疆钢 铁，2 0 0 7 2 1 0 一1 2 ． [ 5 ]阳诚平．程潮铁矿球团控制回转窑结圈的实践[ J ] ．烧结球团， 2 0 0 8 ，3 3 5 3 7 4 0 ． [ 6 ]叶匡吾．回转窑结圈的防止和消除[ J ] ．烧结球团，1 9 9 8 ，2 3 6 3 2 3 4 ． [ 7 ]福辉，杨晓源，宁加明，等．昆钢球团回转窑结圈研究与预防 [ J ] ．烧结球团，2 0 0 6 ，3 1 5 1 9 2 2 ． 万方数据