高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究

彭程, 曹志成, 刘长正, 崔慧君. 高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(2): 119-124. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.02.015
引用本文: 彭程, 曹志成, 刘长正, 崔慧君. 高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(2): 119-124. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.02.015
PENG Cheng, CAO Zhicheng, LIU Changzheng, CUI Huijun. Pilot-scale Study on Direct Reduction of High Phosphorus Oolitic Hematite by Rotary Hearth Furnace[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(2): 119-124. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.02.015
Citation: PENG Cheng, CAO Zhicheng, LIU Changzheng, CUI Huijun. Pilot-scale Study on Direct Reduction of High Phosphorus Oolitic Hematite by Rotary Hearth Furnace[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(2): 119-124. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.02.015

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究

详细信息

Pilot-scale Study on Direct Reduction of High Phosphorus Oolitic Hematite by Rotary Hearth Furnace

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  • 首次采用转底炉直接还原焙烧-磁选方法,对高磷鲕状赤铁矿进行了转底炉中试试验研究。在混合物料配比为m(原矿)GA6FA m(还原煤)GA6FA m(石灰石)GA6FA m(脱磷剂)=100 GA6FA 20 GA6FA 15 GA6FA 1,转底炉焙烧温度1 150℃~1 250℃,还原时间为70 min,含碳球团厚度2~3层(约55~65 mm)的条件下,最终获得的球团平均金属化率88.97%,两段磨矿磁选所得金属铁粉产率42.35%,TFe品位92.56%,铁回收率84.26%,P含量0.04%。金属铁粉压块密度为5.02 t/m3,可以作为优质的电炉炼钢原料。用扫描电镜(SEM)对焙烧温度1 250℃和1 300℃的金属化球团磨选所得金属铁粉进行分析,焙烧温度1 300℃的球团磨选金属铁粉中有单质磷的存在,说明对高磷鲕状赤铁矿而言,必须控制还原温度,选择性还原铁,避免还原磷。

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  • 图 1  高磷鲕状赤铁矿XRD分析和鲕状结构:(a)原矿XRD分析; (b)高磷鲕状赤铁矿鲕状结构

    Figure 1. 

    图 2  转底炉中试处理高磷鲕状赤铁矿

    Figure 2. 

    图 3  湿球团含水率与落下强度

    Figure 3. 

    图 4  焙烧温度对球团金属化率与磨选铁粉中铁回收率的影响

    Figure 4. 

    图 5  金属化球团和金属铁粉金属化率随时间变化的关系

    Figure 5. 

    图 6  1 300 ℃高温金属化球团磨选金属铁粉和能谱分析(a)1 300 ℃时的焙烧产物;(b)(a)图中A点能谱;(c)(a)图中B点能谱

    Figure 6. 

    图 7  1 300 ℃时铁粉面分布图

    Figure 7. 

    图 8  1 250 ℃低温焙烧产物磨选金属铁粉和能谱分析:(a)1 250 ℃时的焙烧产物;(b)(a)图中C点能谱(c)(a)图中D点能谱

    Figure 8. 

    表 1  原矿化学多元素分析  /%

    Table 1.  Multi-elements analysis results of raw ores

    元素 TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O S P
    含量 46.03 1.36 18.97 6.78 3.54 1.52 0.25 0.068 0.033 0.91
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    表 2  转底炉中试试验主要设备

    Table 2.  Main equipments for pilot-scale test of the rotary hearth furnace

    序号 设备名称 设备型号、参数 设备用途 台数
    1 XLH型混料机 Y180L-4V1,22kW,380V 原料混合 1
    2 对辊压球机 GY650-220C, 最大线压比11 t/h 含碳球团制备 1
    3 网带烘干机 三层网带烘干机传动功率:2.2kW 湿球团烘干 1
    4 中试转底炉 转底炉外径10 m,炉底宽2 m 转底炉直接还原 1
    5 球磨机 MQG1224 金属化球团磨矿 2
    6 磁选机 DCIB600*600 铁粉磁选 2
    7 浓密机 NZSG3 尾矿脱水 1
    8 1#真空过滤机 GW-13 尾矿脱水 1
    9 2#真空过滤机 GW-5 磁选铁粉脱水 1
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    表 3  转底炉还原各区工艺参数

    Table 3.  Parameters of each zone in the rotary hearth furnace

    参数 预热区 中温区 高温一区 高温二区 冷却区
    各区温度(℃) 1 150-1 230 1 250±20 1 250±20 1 250±20 <800
    CO含量(10-6) >10 000 >30 000 >40 000 >40 000
    压力(Pa) 正压 正压 正压 正压 正压
    转底炉每圈时间(min/r) 60~70
    布料厚度(mm) 55-65 mm(2~3层)
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出版历程
收稿日期:  2019-11-26
刊出日期:  2020-04-25

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