第七章 矿物加工焙烧设备

作用：混合生球布料，将生球均匀的布置在转底炉炉床上
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
转底炉直接还原炼铁的工作过程(以高炉瓦斯灰为例)
冷固结含碳球团炉料从装料区装入转底炉炉内仅1-2层，炉料随着炉底一 起转动，不会受到挤压。先在预热区内被加热到1000℃以上，然后进入 1200 ℃ -1400℃的还原区加热10-20min。在还原区，炉料中的Fe和K、 Na、Pb、Zn等氧化物陆续被含碳球团中的碳自还原，K、Na、Pb、Zn等 元素以气体的形式随烟气逸除。还原后的金属化球团经过冷却区后被排出炉 外冷却，部分再氧化金属化率降低一些。煤气燃烧及反应生成的烟气沿着与 炉料转动相反的方向流动，最后流入废气净化处理及余热回收系统。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
产 率%；品位% 回收率%；浓度%
一段磁尾
焙烧矿(-16mm)
一段磨矿
100.00；29.74 100.00；93.50
旋流器Ф500mm
一段溢流-0.074mm 77.4 %
磁选一粗一扫；0.26T
一段回收机
二段溢流-0.045mm 92.8%
旋流器Ф250mm
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
甘肃酒泉钢铁公司选矿厂 采用竖炉磁化焙烧情况
酒钢选矿厂年处理镜铁铁矿石650万吨，破碎后，15~75mm的 块矿350万吨采用竖炉磁化焙烧，目前用100m3 竖炉20座，入炉块 矿含铁34～35%，生产铁精矿品位55～60%，含SiO2<8%、铁回 收率72～74%。
采用的流程：闭路磁化焙烧—两段阶段磨矿—四段弱磁选别— 磁选精矿再磨— 一粗一精四扫阳离子反浮选工艺，磁选磨矿细度为200目85％，浮选磨矿细度为-300目90％。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
竖炉磁化焙烧
镜铁矿磁化焙烧的优点：
对于酒钢镜铁山矿石，采用焙烧—弱磁选－反浮选工艺有独特优势： 第一：块矿(>15mm)的焙烧-磁选-反浮选工艺与粉矿(<15mm)强磁选工艺在
精矿品位相近的情况下，焙烧-磁选-反浮选工艺较粉矿(<15mm)强磁选 工艺回收率高近10个百分点。 第二：酒钢为钢铁联合企业，矿石焙烧可充分利用企业高炉及焦炉自产的 废气（煤气），有效利用了能源，防止放散，减少大气污染。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
酒钢选矿厂的实践证明，迄今为止，竖炉焙烧磁选工艺仍然是处理 复合、难选铁矿石最有效的工艺。通过磁化焙烧，各种氧化铁矿物 转变成人造磁铁矿，从而扩大了铁矿物与脉石的磁性差异，改善了 矿石的可选性，提高了金属回收率，而且其精矿有利于烧结。
回转窑的三维运行视频
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
回转窑的结构参数
(1) 长径比：窑的长度与直径的比值 (L/D)。回转窑的长径比选择应
根据物料要求的煅烧温度、加热制度、窑尾是否设置 预热装置等因素来选择。
(2) 窑型：直筒型、热端扩大型、冷端扩大型、两端扩大型、
如：热端扩大可增加火焰对窑内物料的辐射传统能力，扩大煅烧 带，减少物料的结圏，延长窑的运行周期。
b、沸腾层高度：沸腾层高度即炉内排渣溢流堰距离风帽的高度，通 常沸腾床高度为1.0~1.5m 。
c、 炉气停留时间：炉气停留时间取决于炉气夹带的小矿粒达到一定 脱硫率所需的时间，通常炉气停留时间为8~12s。
d、沸腾层温度：随焙烧方法和物料不同而不同，锌精矿氧化焙烧温 度为1070~1100度。
矿物加工设备
(3) 斜度：指窑轴线的升高与窑长的比值，如有色冶金工业回转
窑的斜度多为2%~5%。
矿物加工设备
1.3 沸腾炉
第七章矿物加工焙烧设备
沸腾焙烧炉，又称流化床焙烧炉， 简称沸腾炉，是用固体流态化技 术焙烧矿粉的装置。硫化矿沸腾 焙烧技术是20世纪50年代初联 邦德国的巴登苯胺纯碱公司和美 国的多尔公司分别开发的。
竖炉的分类：根据截面积的形状，可以划分为圆形竖炉、矩形 竖炉、TCS圆环形竖炉三种。现在生产中多以矩形竖炉为主。
竖炉规模 焙烧面积
竖炉分类
小型竖炉 S<8 m2
中型竖炉
大型竖炉
8 m2<S<16 m2 S>16 m2
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
竖炉结构：
包括由炉墙组成的炉膛，设于炉膛下端的锁风卸料装置， 炉膛上部的物料进口，炉墙下部设有供风喷口，炉膛内设有 与炉膛内外相通的 燃烧室，燃烧室内 设有燃料喷嘴。结构 简单，炉宽方向温度 均匀，热效率高。滚圈 Nhomakorabea托轮
(3) 滚圈：支承筒体、衬砖和物料等所有回转部分质量，通过滚圈传到支
承装置上。
滚圈
矿物加工设备
大齿圈
第八章矿物加工热工设备
回转窑齿圈
回转窑小齿轮
(4) 传动装置：由弹簧
夹将大齿圈安装在筒体上， 电机带动小齿轮，再通过 小齿轮带动大齿圈，进而 让回转窑转动。
矿物加工设备
窑头罩
第七章矿物加工焙烧设备
特点：实现全粒级铁矿粉的焙烧
矿物加工设备
1.3 沸腾炉闪速磁化焙烧
第七章矿物加工焙烧设备
余永富院士
为开发利用褐铁矿、菱铁矿石资源，竖炉磁化焙烧技术及装备虽 然比较落后，但因为没有比之更先进的磁化焙烧装备不得不仍然在 工业生产上继续应用。
回转窑磁化焙烧，明显比竖炉有大的进步，它能全粒级焙烧，入 炉矿石粒度小，焙烧时间大大缩短，产量增大，能耗降低，但它还 有结圈，焙烧时间长，处理量小等问题。
竖炉磁化焙烧的缺点：焙烧时间长，处理量小，能耗高，而且不 能处理粉矿。为了优化磁化焙烧的工艺和装备，开发利用褐铁矿 和菱铁矿石，我国几十年来不断地对回转窑磁化焙烧进行研究。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
2.2 回转窑磁化焙烧菱铁矿
陕西大西沟菱铁矿石
大西沟菱铁矿为国内最大的菱铁矿床（含少量褐铁矿），铁矿石储量 近3亿吨，原矿石含铁26.96%。经长沙矿冶研究院研究，2004年制 定了回转窑磁化焙烧-弱磁-阳离子反浮选工艺流程，2006年8月大西 沟矿业有限公司按推荐工艺在大西沟建成二条90万吨菱铁矿焙烧生 产线生产至今，4台Φ4.0m×50m回转窑，入炉菱铁矿石16～0mm （全粒级）磁化焙烧，经弱磁选-反浮选工艺工业生产考查，对于含 铁26.96%的原矿石经选矿生产出铁精矿品位60.08%，铁回收率 75.62%。这是国内菱铁矿选矿大规模工业生产的最佳技术指标。
沸腾焙烧炉的特点：热容量大、热场分布均匀、反应速度快、
焙烧强度高、固气之间传质传质效率高。
矿物加工设备
沸腾焙烧炉结构
扩大型沸腾焙烧炉结构示意图
第七章矿物加工焙烧设备
沸腾焙烧炉炉体为钢壳内衬保温砖 再衬耐火砖构成。炉子的最下部是风室， 设有空气进口管，其上是空气分布板。 空气分布板上是耐火混凝土炉床，埋设 有许多侧面开小孔的风帽。
上述问题的存在促使开始研究第三代磁化焙烧（闪速磁化焙烧） 技术及装备，该技术装备若能研究成功，将极大地改善和提高磁化 焙烧技术和效果。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
第七章 矿物加工焙烧设备及应用
1. 不同类型炉窑的结构与特征 2. 焙烧设备在难处理含铁资源加工中的应用
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
1. 不同类型炉窑的结构与特征
1.竖炉 2.回转窑 3.沸腾炉 4.转底炉
竖炉
回转窑
转底炉
沸腾炉
矿物加工设备
1.1 竖炉
第七章矿物加工焙烧设备
我国已探明具有工业开发价值的镜铁矿主要 为沉积变质型铁矿，分布于安徽霍丘、山西 袁家村、甘肃镜铁山等矿区。
镜铁矿石
甘肃镜铁山铁矿性质：主要金属矿物为镜铁矿、菱铁矿、少量赤铁 矿和褐铁矿；脉石矿物主要为碧玉、铁白云石，少量石英、方解石、 白云石、绢云母等。矿石含铁30%～40%、含二氧化硅20%、含硫 0.1%～2.8%。
沸腾炉
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
沸腾焙烧炉的应用
1. 铁矿粉的流态化直接还原焙烧
2. 难选铁矿粉的磁化焙烧
3. 难处理有色金属的氯化、氟化焙烧（如提取稀有金属、贵金属）
4. 硫精矿的硫酸化焙烧
5. 金精矿的硫酸化焙烧
6. 有色金属矿（如硫化锌）脱硫焙烧
7. 氢氧化铝生产氧化铝的煅烧
8. 含钛矿物的氯化焙烧生产TiCl4 9. 石灰石的煅烧
第八章矿物加工焙烧设备
回转窑结构：筒体、滚圈、转动装置(大齿圈+小齿轮)、托轮、燃料喷嘴、
窑头罩、窑尾罩。
(1) 筒体与窑衬：筒体由钢板卷成，内砌筑耐火材料，即窑衬，
保护筒体和减少热损失。
矿物加工设备
第七章矿物加工焙烧设备
(2) 支承装置：由一对托轮和一个大底座组成，托轮支承着滚圈，容
许筒体自由滚动。
（5）窑头罩：连接窑热端与流程中下道工序（如冷却机）的 中间体，燃烧器及燃烧所需空气经过头罩入窑。
窑尾罩
窑尾罩：连接窑冷端与物料预处理设备以及烟气处理设备的中 间体，其内砌有耐火材料。
回转窑组件安装过程视频
矿物加工设备 回转窑的工作过程
第七章矿物加工焙烧设备
物料回转窑内煅烧的过程是物料从窑的冷端喂入，由于 窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移 动。燃料自热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟 气，烟气在风机的驱动下，自热端向冷端流动，而物料和烟 气在逆向运动的过程中进行热量交换，完成物料的焙烧。因 此，研究回转窑的工作原理，主要是研究物料在窑内的运动， 窑内气体的流动，燃料燃烧和物料与气体间传热的现象和规 律。
竖炉结构
干燥床+ 导风墙
中国竖炉
20世纪70年代济钢发明 了导风墙+干燥床，即在竖 炉的中间设置导风墙，炉顶 设置干燥床。