[01788352]焦炉煤气低温催化磁化难选赤铁矿联产SNG技术

贫细赤铁矿是国内外公认的最难选的铁矿石类型之一,研究和生产实践表明,贫细赤铁矿难选的主要原因在于： （1）铁矿物嵌布粒度极细,要使其单体解离,则必须磨至30μm以下甚至细到几个微米; （2）此类矿石属于沉积型铁矿,含有大量的粘土质矿物,硬度低,在磨矿过程中易形成矿泥,严重影响选别作业; （3）原矿铁品位低,大多在30﹪左右,分选的技术经济指标差; （4）常规的碳磁化需要的温度高,容易形成硅酸铁,降低选矿指标。 另一方面,我国焦炉煤气的主要成分为H258～66﹪、CH421～25﹪、CO5～8﹪、CmHn1.6～2.0﹪、CO21.9～2.3﹪、N22～6﹪以及少量杂质,要得到高纯度甲烷（SNG）,须脱除焦炉煤气中的H2、CO、CO2、H2S。本项目结合焦炉煤气和贫细赤铁矿的资源特点,利用焦炉煤气中H2和CO（两者接近70﹪）的还原性,将赤铁矿低温磁化转变为磁铁矿,同时发挥磁化过程的催化净化作用降低焦炉煤气中的H2、CO和污染物H2S的含量,使焦炉煤气转化为含甲烷≥80﹪、CO≤0.1﹪、H2S≤10mg/m3的高纯度甲烷（SNG）清洁能源。 本项目为自选研究项目,属于化工、选矿、冶金和资源综合利用的交叉学科。本技术将贫细赤铁矿低温磁化与焦炉煤气净化分离制LNG两过程高效集成,过程简单,工艺先进,经济性好。 本项目技术路线是将粒度≤2mm的赤铁矿粉加入搅拌式流化反应器中,升温至400～450℃,通入焦炉煤气发生磁化反应,焦炉煤气经低温磁化反应并脱碳脱水制得高浓度甲烷（SNG）;贫细赤铁矿粉中非/弱磁性Fe2O3被磁化为强磁性的Fe3O4,磁化后的矿粉经湿磨制浆、磁选机选别与脱水,获得合格的铁精矿粉。 本项目的优势和创新点如下： （1）与传统碳还原磁化赤铁矿相比,克服了高温下磁化带来的高能耗、过度还原、铁回收率低等不足,焦炉煤气低温催化磁化氢还原有利于后续选别,工艺简捷。 （2）与现有焦炉气制备高浓度甲烷（SNG）工艺相比,本技术赤铁矿磁化的同时即完成了焦炉气中CO、H2、H2S的高效脱除,过程简单,投资省,净化成本低廉。 （3）与传统的竖炉、回转窑相比,搅拌式流态化磁化焙烧炉反应温度均匀、气固两相接触充分,避免了竖炉不能使用粉状原料、温度较难控制,易发生欠烧与过烧;避免了回转窑热耗高、易结圈、磁选效果不理想等缺陷。 本项目的主要研究成果和性能指标如下： （1）在温度400～450℃、气体流量50L/h、磁化时间30min条件下,从模拟焦炉煤气（60﹪H2、10﹪CO、20﹪CH4、10﹪N2）中可获得高浓度甲烷（SNG）（65.2﹪CH4、33﹪N2、1.7﹪H2、0.1﹪CO）。利用焦炉煤气中所含H2、CO和CH4对贫细赤铁矿还原磁化能力的差异性（H2＞CO＞CH4）,可高效脱除焦炉煤气中的CO、H2,获得高浓度甲烷（SNG）。 （2）低温磁化可改变贫细赤铁矿的化学组成和矿相结构,使难选贫细赤铁矿聚集转变为较大颗粒的易选磁铁矿。在磁化温度400～450℃、气体流量50L/h、磁化时间120min条件下,赤铁矿的磁化率可达到98﹪,且可同时将气体中硫化氢浓度由2000mg/m3降低到10mg/m3以下。 （3）贫细赤铁矿原矿磨矿至-0.043mm占80﹪,经磁选流程选别,可获得铁精矿粉TFe63.93﹪,回收率为80﹪,选矿指标良好。 （4）自主研发的搅拌式气固相流化床反应器,反应温度均匀、气固接触充分,能很好地适用粉状原料。 本项目既可利用现有大量焦炉煤气补充天然气清洁能源供应不足的问题,又可使贫细赤铁矿低温磁化达到易选可利用的要求,该技术的实施与推广对难选贫细赤铁矿以及丰富焦炉煤气的资源化利用将起到技术支撑与引领作用,对保障钢铁冶金行业铁矿石原料供应安全与可持续发展以及实现传统产业的转型与升级意义重大。