高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114672603A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202210236267.5C04B18/14(2006.01)(22)申请日2022.03.11C04B33/138(2006.01)C03C10/00(2006.01)(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人左海滨陈衍彪(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401专利代理师岳野(51)Int.Cl.C21B13/14(2006.01)C21B13/12(2006.01)C22B1/243(2006.01)C21B3/04(2006.01)C04B7/147(2006.01)C05B17/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称高磷铁矿氢还原-自粉碎提铁除磷方法及装置(57)摘要本发明涉及高磷铁矿处理技术领域，提供了一种高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法及装置，所述方法包括造球、氢还原、恒温处理、快速冷却粉碎和磷铁分离。所述装置包括自上而下依次连通设置的还原炉、恒温炉、粉碎炉；还原炉顶部设置装料口，内壁设置电加热单元，还原炉底部连通储氢罐；恒温炉的顶部与还原炉的底部连通，内壁设置电加热单元；粉碎炉的顶部与恒温炉底部连通，粉碎炉底部设置振动筛网，粉碎炉底部连通储氮罐。本发明可实现高磷铁矿中铁和磷的高效分离，分离收集到的金属铁可直接用于炼钢，筛分得到的含磷渣可作为原料用于生产水泥、磷肥、混凝土、陶瓷材料、微晶玻璃、耐火保温纤维等，实现高磷矿的绿色、高效利用。CN114672603ACN114672603A权利要求书1/2页1.一种高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法，其特征在于，所述方法包括：S1、造球：将高磷铁矿配入适量膨润土、生石灰或转炉粉尘充分混匀后造球，干燥后焙烧得到成品球团；S2、氢还原：将焙烧好的成品球团在氢氛围下还原，还原温度为1538‑1700℃，还原时间15‑20min；S3、恒温处理：对经步骤S2处理后的炉料在惰性气氛保护下进行恒温处理，恒温处理温度为1100℃‑1150℃，处理时间不小于60min，促进硅酸钙的晶型转变；S4、快速冷却粉碎：经步骤S3处理后的炉料进行快速冷却处理，炉料在20min之内快速冷却到100℃之下；S5、磷铁分离：对经步骤S4处理后的金属铁和炉渣进行筛分分离。2.如权利要求1所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法，其特征在于，步骤S1中，生石灰依据高磷铁矿中磷酸钙的含量进行配比，造球过程中维持碱度3.0‑3.5。3.如权利要求1所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法，其特征在于，步骤S2中，高磷矿中的铁氧化物被还原成金属铁并熔化聚集成大于5mm的金属小颗粒，得到金属化率大于95%的还原炉料。4.如权利要求1所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法，其特征在于，步骤S3中，惰性气氛为氮气。5.如权利要求1所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷方法，其特征在于，步骤S4中，快速冷却的方式为：在炉底通入冷却氮气，同时在炉体中设置水冷系统。6.一种高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷装置，其特征在于，所述装置包括自上而下依次连通设置的还原炉、恒温炉、粉碎炉；所述还原炉顶部设置装料口，还原炉的内壁设置电加热单元，还原炉底部连通储氢罐；所述还原炉内的还原温度为1538‑1700℃；所述恒温炉的顶部与还原炉的底部连通，恒温炉的内壁设置电加热单元；所述恒温炉内的温度为1100℃‑1150℃；所述粉碎炉的顶部与所述恒温炉底部连通，粉碎炉底部设置振动筛网，粉碎炉底部连通储氮罐，粉碎炉底部设置卸料口；所述粉碎炉顶部设置有与所述恒温炉底部连通的氮气管道，储氮罐内的氮气从底部进入粉碎炉内并通过粉碎炉顶部的所述氮气管道进入恒温炉底部。7.如权利要求6所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷装置，其特征在于，所述粉碎炉底部设置有收铁罐和收渣罐。8.如权利要求6所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷装置，其特征在于，所述装置还包括还原炉煤气再利用系统，所述还原炉煤气再利用系统包括净化除尘器、压缩处理机和风机；还原炉顶部设置煤气出口，所述煤气出口通过管道依次连接净化除尘器、压缩处理机和风机，并再次通过管道与还原炉底部连通。9.如权利要求6所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷装置，其特征在于，所述装置还包括氮气循环及余热利用系统，所述氮气循环及余热利用系统包括净化除尘器、余热发电单元和风机；2CN114672603A权利要求书2/2页恒温炉顶部设置高温氮气出口，所述高温氮气出口通过管道依次连接净化除尘器、余热发单单元和风机，并再次通过管道与粉碎炉底部连通。10.如权利要求6所述的高磷铁矿氢还原‑自粉碎提铁除磷装