ICS77.140.99

CCSH34CISA

團體標準

T/CISA×××××—××××

鐵礦石氫基礦相轉(zhuǎn)化技術規(guī)范

（征求意見稿）

××××-××-××發(fā)布××××-××-××實施

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會發(fā)布

鐵礦石氫基礦相轉(zhuǎn)化技術規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了鐵礦石氫基礦相轉(zhuǎn)化技術的原理與工藝過程、以及資源利用和環(huán)保方面的要求。

本文件適用于難選鐵礦石和含鐵資源的高效開發(fā)利用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引

用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修

改單）適用于本文件。

GB9078工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準

GB28661鐵礦采選工業(yè)污染物排放標準

GB31337鐵礦選礦單位產(chǎn)品能源消耗限額

GB/T36704鐵精礦

GB50405鋼鐵工業(yè)資源綜合利用設計規(guī)范

GB50406鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護設計規(guī)范

HJ/T294清潔生產(chǎn)標準（鐵礦采選業(yè)）

YB/T4647鐵精礦單位產(chǎn)品能耗定額

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

難選鐵礦石refractoryironore

鐵品位低、礦物組成復雜，不能直接用于煉鐵，且傳統(tǒng)選礦工藝難以實現(xiàn)鐵礦物高效回收的

鐵礦石。

3.2

氫基礦相轉(zhuǎn)化hydrogenmineralphasetransformation

3

以鐵礦石顆粒自身作為熱載體，集加熱、礦相轉(zhuǎn)化、冷卻再氧化多段流態(tài)化過程于一體的，

實現(xiàn)難選鐵礦石中赤鐵礦（Fe2O3）、菱鐵礦（FeCO3）、褐鐵礦（Fe2O3?nH2O）等弱磁性鐵礦物

轉(zhuǎn)化為強磁性的磁鐵礦（Fe3O4）或磁赤鐵礦（γ-Fe2O3）的新技術，在礦相轉(zhuǎn)化階段，要求通入的

富氫氣體中H2濃度不低于55%或通入的H2與CO比例大于1.5。

3.3

鐵精礦回收率recoveryofironconcentrate

鐵精礦中鐵占鐵礦石中鐵的質(zhì)量百分數(shù)。

3.4

磁性轉(zhuǎn)化率magneticconversionrate

礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中新生成的強磁性鐵礦物中鐵質(zhì)量與原礦中可轉(zhuǎn)化為強磁性鐵礦物部分鐵質(zhì)量

的比值，用以評價氫基礦相轉(zhuǎn)化的效果。

3.5

燃氣消耗gasfuelconsumption

整個氫基礦相轉(zhuǎn)化過程中物料經(jīng)歷干燥、氧化加熱、礦相轉(zhuǎn)化、冷卻等全部過程中所需的所

有可燃氣體的消耗。

4技術原理

難選鐵礦石或含鐵固廢原料在氫基礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主爐內(nèi)加熱至一定溫度，將褐鐵礦和菱鐵礦

發(fā)生分解轉(zhuǎn)化為赤鐵礦；加熱后的礦石顆粒在礦相轉(zhuǎn)化反應器內(nèi)利用自身潛熱在富氫氣體作用下

完成礦相轉(zhuǎn)化，弱磁性赤鐵礦轉(zhuǎn)化為強磁性的磁鐵礦；完成礦相轉(zhuǎn)化后的礦石在精準控制的適宜

氣氛和速率下冷卻，并部分轉(zhuǎn)化為磁赤鐵礦；之后，采用合理的磨礦磁選工藝對氫基礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)

物進行選別，獲得滿足質(zhì)量要求的鐵精礦產(chǎn)品。

5工藝流程

5.1鐵礦石氫基礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)由給料預熱系統(tǒng)、加熱預氧化系統(tǒng)、礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、多級冷卻系統(tǒng)、

除塵系統(tǒng)等組成，具體流程如圖1所示。

4

圖1鐵礦石氫基礦相轉(zhuǎn)化工藝流程示意圖

5.2工藝流程如下：

a)鐵礦石原料進入給料預熱系統(tǒng)，經(jīng)高溫氣體預熱后與氣體分離，并送入主爐;

b)預熱后的物料在主爐內(nèi)進行進一步加熱，完成加熱的物料被高溫氣體帶出主爐，進入礦相

轉(zhuǎn)化器;

c)在礦相轉(zhuǎn)化器中，弱磁性的礦物在高溫與富氫氣體作用下轉(zhuǎn)換為強磁性礦物;

d)礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物經(jīng)防氧化冷卻及風冷系統(tǒng)冷卻后即可作為最終的氫基礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)品送往下一

級工序;

e)氫基礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的高溫煙氣在完成對鐵礦原料的預熱并氣固分離后，需經(jīng)脫硝、除塵

處理方可排放。

6技術要求

6.1氫基礦相轉(zhuǎn)化給料為制粉加工的難選鐵礦石，給料粒度應≤1mm、且-0.074mm粒級含量≥

30%；物料含水量應≤11%；物料全鐵含量應≥30%；物料中硫含量應≤0.5%。

6.2氫基礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)燃料為氣體燃料，可以為天然氣、煤制氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤

氣或幾種可燃氣體不同比例的混合氣。

6.3氫基礦相轉(zhuǎn)化還原劑為富氫氣體，氣體還原劑有效成分為H2和CO，要求通入的還原氣體中

H2濃度不低于55%或還原氣體中H2與CO比例大于1.5。其中CO+H2體積濃度≥30%。

6.4不同類型的鐵礦石所需礦相轉(zhuǎn)化溫度和礦相轉(zhuǎn)化時間有所不同，應依據(jù)氫基礦相轉(zhuǎn)化半工業(yè)

試驗確定。

6.5為保證后續(xù)生產(chǎn)順行，且回收余熱，礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物應冷卻至≤80℃。

6.6氫基礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)品磁性轉(zhuǎn)化應率≥95%。磁性轉(zhuǎn)化率的計算按式(1)：

w1aw0

mFemFe.......................................（1）

m000100%

a(wTFewSiFewmFe)

式中:

5

m----強磁性礦物轉(zhuǎn)化率，%；

1

wmFe----還原產(chǎn)物中磁性鐵含量，%；

0

wmFe---原礦中磁性鐵含量，%；

0

wSiFe---原礦中硅酸鐵含量，%；

0

wTFe---原礦的全鐵含量，%；

a--燒損系數(shù)，可通過式（2）計算獲得：

w1

TFe

a0...............................................................................（2）

wTFe

式中:

1

wTFe--還原產(chǎn)物的全鐵含量，%。

6.7氫基礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物經(jīng)磁選管選別獲得的精礦作業(yè)回收率應≥95%，氫基礦相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物經(jīng)合理工

藝選別后獲得的鐵精礦產(chǎn)品應滿足GB/T36704的規(guī)定。

6.8熱煙氣攜帶的熱量在氫基礦相轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)部梯級利用，用于干燥和預熱物料；還原產(chǎn)物攜帶的

熱量與氣態(tài)冷卻介質(zhì)進行熱交換，交換后冷卻介質(zhì)返回系統(tǒng)助燃或燃燒利用。

7環(huán)保要求

7.1氫基礦相轉(zhuǎn)化排放煙氣經(jīng)處理后，粉塵濃度、二氧化硫濃度、氮氧化物濃度應滿足GB9078

及相關的規(guī)定。氫基礦相轉(zhuǎn)化排放煙氣需選用適宜的技術方法進行除塵、脫硫和脫硝處理，經(jīng)處

理后煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物（以NO2計）應滿足表1中要求。根據(jù)環(huán)境保護工作的

要求，在環(huán)境承載能力弱、容易發(fā)生環(huán)境污染問題或需要采取特別保護措施的地區(qū)，氫基礦相轉(zhuǎn)

化排放煙氣中的污染物應滿足表2中的要求。執(zhí)行表2中排放限制的地區(qū)由國務院環(huán)境保護行政

主管部門或省級人民政府決定。

表1氫基礦相轉(zhuǎn)化煙氣污染物排放濃度限值

單位：mg/m3

污染物項目限值污染物排放監(jiān)控位置

顆粒物40

二氧化硫180生產(chǎn)設施排氣筒

氮氧化物（以NO2計）300

6

表2特殊地區(qū)氫基礦相轉(zhuǎn)化煙氣污染物排放濃度限值

單位：mg/m3

污染物項目限值污染物排放監(jiān)控位置

顆粒物10

二氧化硫35生產(chǎn)設施排氣筒

氮氧化物（以NO2計）50

7.2煙氣污染物的監(jiān)測采樣按照GB/T16157、HJ/T397規(guī)定執(zhí)行，煙氣污染物排放濃度的測定采

用見表3。

表3氫基礦相轉(zhuǎn)化煙氣污染物排放濃度測定方法標準

序號污染物標準名稱標準編號

固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物

GB/T16157

采樣方法

1顆粒物

環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法GB/T15432

固定污染源排氣中二氧化硫的測定碘量法HJ/T56

2二氧化硫固定污染源排氣中二氧化硫的測定定電位

HJ/T57

電解法

固定污染源排氣中氮氧化物的測定紫外分

HJ/T42

光光度法

3氮氧化物

固定污染源排氣中