本发明涉及一种磁选焙烧一体化装置和系统及使用方法，具体涉及一种多级磁选焙烧一体化装置和系统及使用方法，属于含铁物料磁选焙烧。
背景技术：
1、黄铁矿fe1-xs(0＜x＜0.223)是一种铁的硫化矿物，在自然界中含量丰富，多以伴生形式存在，表面呈暗青铜黄色，磁性强弱不等，其磁力的强弱决定于内部构造中铁原子空缺的多少，一般可通过磁选法回收。磁黄铁矿的成分相对复杂，通常与磁性材料(例如铁、铜和镍)相交杂，自然界中几乎没有单一晶系的磁黄铁矿矿物，超过70％的都是混合晶系。因此用单一的选别方法很难将其分离。由于部分fe2+被fe3+代替，为了维持电价平衡，在fe2+位置出现空位以形成空的固溶体。由于晶格空位的排列不同，磁黄铁矿形成了许多结构，六方晶系hpo和单斜晶系mpo为两种常见的类型。由于磁黄铁矿晶体结构的缺陷，在存在氧化剂如氧气或三价铁离子的情况下，它比其它硫化物矿物更容易被氧化，这不利于浮选。目前主要采用湿式磁选法富集磁黄铁矿，获得的磁黄铁矿精矿经过滤、烘干后进入沸腾炉焙烧系统用于制备硫酸产品，副产物为硫酸渣。
2、然而，现有的湿式磁选用水量大，需要定期维护、不能排掉粗粒脉石，而磁黄铁矿磁选、过滤、烘干、焙烧工艺整体流程复杂，而且在磁选和焙烧工艺之间存在多次转运过程，极大地增加了实际生产过程中的操作难度和复杂程度，同时降低了工艺效率。
3、磁黄铁矿磁选、过滤、烘干、焙烧的综合磁黄铁矿处理系统占地面积大、投资大、能耗高，日常维护和保养需要投入大量的人力、物力和财力，维护成本高，显著增加生产成本。同时，采用多个设备组成磁黄铁矿的处理系统，如果其中一个设备发生故障，可能会影响整个系统的稳定性和可靠性。
4、基于上述原因，现有的磁选、过滤、烘干、焙烧的磁黄铁矿综合处理系统，严重影响了磁黄铁矿资源的高效利用。
5、另外，自然界中还存在多种磁性含铁物料，包括磁铁矿、磁赤铁矿、钛磁铁矿等高铁含量的物质，以及工业生产过程中产生的铁尾矿、钢渣、磁性渣等可回收固废，也亟需一种占地面积小、投资小、工序短、工艺流程简洁、符合国家产业政策的系统和磁选焙烧方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中，占地面积大、投资大、能耗高等问题，同时为了防止磁选过程中存在的磁选不完全，造成磁性物料未被分离而直接进入无磁物料出口，导致铁的利用率低等问题。本发明设置了包括多级磁选区的磁选焙烧一体化装置，进入该装置的混合物料经过多次磁选和焙烧，能有效提高磁性物料和无磁物料的分离度和铁的利用率。
2、根据本发明的第一种实施方案，提供一种多级磁选焙烧一体化装置。
3、一种多级磁选焙烧一体化装置，该装置包括主体箱体，以及设置在主体箱体内部的多级磁选区和流态化焙烧区，多级磁选区的磁性物料出口与流态化焙烧区的物料入口相连通。
4、其中，所述多级磁选区包括磁选管道、磁性物料通道和第一磁极，磁选管道的设置在主体箱体内，磁选管道的底端向下延伸至主体箱体的内腔底部，其顶端向上延伸至主体箱体的内腔中部。所述磁选管道底部设有流态化物料入口，在磁选管道的侧壁设有多个磁性物料出口，磁性物料通道设置在磁选管道外侧并通过磁性物料出口与磁选管道相连通。在每个磁性物料出口对应的磁性物料通道的侧壁上均设有第一磁极。磁性物料通道的物料出口与流态化焙烧区的物料入口相连通。所述磁选管道的顶端或侧壁上部设有无磁物料出口。
5、所述流态化焙烧区的侧壁和/或底壁上还设有氧化性气体入口。
6、优选的是，所述磁选管道为直筒式结构，多个磁性物料出口可以在同一条竖直线上或不在同一条竖直线上。优选，多个磁性物料出口设置在同一条竖直线上。
7、优选的是，所述磁选管道为在竖直方向上盘绕的螺旋式结构，多个磁性物料出口可以在同一条竖直线上或不在同一条竖直线上。优选，多个磁性物料出口设置在同一条竖直线上；或
8、优选的是，所述磁选管道为直筒螺旋交替式结构，直筒式管身和在竖直方向上盘绕的螺旋式管身交替设置。所述磁性物料出口开设在管身上的直筒段。优选，所述直筒式管身的长度与螺旋式管身的长度的比例为1:0.6～1.5。优选，多个磁性物料出口设置在同一条竖直线上。
9、优选的是，在所述每个磁性物料出口下方对应的磁性物料的侧壁上还设有第二磁极。优选，所述磁性物料出口下方为磁性物料出口下方的0.1～3m，优选为0.5～2m。
10、优选，所述第二磁极的磁性弱于第一磁极的磁性。
11、优选，所述第一磁极和/或第二磁极为电磁铁。
12、优选的是，所述流态化焙烧区设置在多级磁选区的上方。该装置还包括隔板，所述隔板横向设置在主体箱体内部，隔板的上方与主体箱体的内壁构成流态化焙烧区，流态化焙烧区的物料入口开设在隔板靠近磁性物料出口一端的板体上。流态化焙烧区的物料入口下方为过渡区，过渡区的下方开设有二次风入口，所述磁性物料通道通过过渡区与流态化焙烧区相连通。
13、优选的是，所述流态化焙烧区设置在磁性物料通道的侧面，磁性物料通道的外侧壁与主体箱体的内壁共同构成流态化焙烧区，流态化焙烧区的底壁或侧壁开设有氧化性气体入口。
14、优选的是，在竖直方向上，所述磁性物料出口开设在磁选管道上部30～80％的管身上，优选为上部40～70％的管身上。
15、优选的是，多个所述第一磁极的磁性从下至上逐渐增强。
16、优选的是，所述无磁物料出口外侧连接有负压抽风单元。
17、优选的是，所述磁性物料通道为单根与所有磁性物料出口相连通的竖直通道。
18、优选的是，任意一个所述磁性物料出口处对应设有一根独立的磁性物料通道，所有磁性物料通道均与流态化焙烧区的物料入口相连通。
19、根据本发明的第二种实施方案，提供一种多级磁选焙烧系统。
20、一种多级磁选焙烧系统，该系统包括多级磁选焙烧一体化装置、磨矿装置、筛分装置、惰性气体源以及氧化性气体源。所述磨矿装置的出料口通过管道与筛分装置的进料口相连通。筛分装置的出料口通过管道与物料入口相连通。惰性气体源通过管道与磁选管道底部的流态化物料入口相连通。氧化性气体源通过管道与氧化性气体入口相连通。
21、优选，所述筛分装置的筛孔直径为0.01～1mm，优选为0.1～0.5mm。
22、根据本发明的第三种实施方案，提供一种多级磁选焙烧方法。
23、一种多级磁选焙烧方法，该方法包括以下步骤：
24、1)混合物料经过磨矿和筛分后，将其从磁选管道底部的流态化物料入口通入多级磁选焙烧一体化装置中，在磁选管道内经过多级磁选，完成磁性物料和无磁物料的分离，磁性物料进入磁性物料通道内，无磁物料从无磁物料出口排出。
25、2)磁性物料经过磁性物料通道，进入流态化焙烧区，同时向流态化焙烧区的氧化性气体入口中通入氧化性气体，焙烧完成后得到焙烧产物。在本发明中，在主体箱体内部设置多级磁选区和流态化焙烧区，其中多级磁选区包括设有多个磁性物料出口的磁选管道，以及与多个磁性物料出口相对应的多个第一磁极。物料进入多级磁选焙烧一体化装置后，在气流的带动下在磁选管道中向上运动，每经过一个磁性物料出口，均有部分磁性物料在第一磁极的吸附作用下向磁选管道外运动，经过多次磁选后，得到的无磁物料中基本不含磁性物料，极大地提高了磁性物料的回收率。
26、在本发明中，磁选管道可以为直筒式结构，也可以为螺旋式结构或直筒螺旋交替式结构。多个磁性物料出口在磁选管道的管身上间隔设置，混合物料每经过一个磁性物料出口，其中一部分磁性物料就会被第一磁极吸附，排出磁选管道，经过多次磁选后，能分离出绝大部分磁性物料与无磁物料。其中，混合物料中的磁性物料在经过直筒段时，被吸附至靠近管身的一侧并从磁性物料出口排出。本发明为避免混合物料经过磁性物料出口后，在向上运动的过程中，大部分磁性物料仍然靠近磁性物料出口一侧，可能无磁物料从磁性物料出口夹带处磁选管道，同时也为了提高磁选得到的磁性物料的纯度，提出了直筒螺旋交替式结构的磁选管道。混合物料经过磁性物料出口后，大部分磁性物料均在管身靠近第一磁极一侧，并夹带少量无磁物料，此时将混合物料送入磁选管道的螺旋段，无磁物料和磁性物料重新混合均匀，再进入直筒段进行下次磁选。采用直筒-螺旋的交替式管身结构，可以将混合物料进行多次混匀、磁选，减少了磁性物料夹带无磁物料从磁性物料出口排出的现象，能够有效提高磁选得到的磁性物料的纯度以及最终焙烧产物的品质。
27、在本发明中，当磁选管道结构为直筒螺旋交替式结构时，可以通过改变流态化物料入口通入的气体流量，进而改变管道内部的风速，避免物料在螺旋段中积存。同时，可以通过检测磁选管道螺旋段中的风速，当某处风速过低时，通过提高流态化物料入口的风速，加大风量，也可以通过在磁选管道内设置补风机构进行补风，避免物料堵塞。另外，可以将螺旋段的管道直径设置为略小于直筒段的管道直径，提高螺旋段管道内的风速。
28、在本发明中，还可以在每个磁性物料出口下方对应的磁性物料的侧壁上设置第二磁极。混合物料在磁选管道中运动至磁性物料出口下方一定距离时，先利用第二磁极将磁性物料向磁性物料出口的方向吸附，混合物料继续向上运动至磁性物料出口时，其中的磁性物料立即被第一磁极吸出，加快吸附效率。同时，也避免了在只存在第一磁极的情况下，磁性物料只是向磁性物料出口方向运动，而未排出的现象。其中，竖直方向上，第二磁极与磁性物料出口的距离可以根据实际生产过程中的工艺参数确定。
29、在本发明中，流态化焙烧区可以设置在多级磁选区的上方(如图2所示)，磁性物料经过筛分后从磁性物料通道中排出至过渡区，过渡区下方设置有二次风入口，磁性物料在二次风气流的作用下，向上运动，进入流态化焙烧区进行焙烧。另外，流态化焙烧区也可以设置在多级磁选区的侧面(如图3所示)，磁性物料经过筛分后从磁性物料通道中直接排至流态化焙烧区进行焙烧。
30、在本发明中，将磁性物料出口开设在磁选管道上部30～80％的管身上，避免在流态化物料入口处，因为气流和物料流动方向不稳定，导致的无磁物料进入磁性物料出口，以提高磁性物料的纯度。
31、在本发明中，将多个第一磁极的磁性设置为从下至上逐渐增强，即从下至上得到的磁性物料的磁性逐渐减弱。强磁性的物料从磁选管道的中下部排出，可以减少后续磁选过程的物料量，降低磁选压力，同时使得后续的磁选过程中，能够将弱磁性的物料吸附至磁性物料通道中，提高磁性物料的利用率。
32、在本发明中，在无磁物料出口的外侧连接负压抽风单元，使得磁选管道中的气流带动无磁物料向无磁物料出口流动，避免无磁物料进入磁性物料出口，提高磁性物料的纯度。
33、在本发明中，当混合物料或磁性物料的磁性强弱以及其他性质发生变化时，可以通过控制风量、磁极的磁性强度、混合物料的粒径等参数，实现新工况下磁性物料的磁选与焙烧，有较强的适应性和实用性。
34、在本发明中，所示附图均为结构示意图，不代表装置内部结构的实际比例。
35、在本发明中，将磁选与焙烧集成在同一个装置内，先进行多级磁选再焙烧，相较于现有技术，除去了中间的转运步骤，缩短工艺流程，节省能源消耗，提高了工艺的整体效率。
36、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
37、1、本发明提供的一种多级磁选焙烧一体化装置和系统及使用方法，将磁选与焙烧集成在同一个装置内，先进行多级磁选再焙烧，相较于现有技术，除去了中间的转运步骤，缩短工艺流程，节省能源消耗，提高了工艺的整体效率。
38、2、本发明提供的一种多级磁选焙烧一体化装置和系统及使用方法，经过多级磁选，基本实现无磁物料和磁性物料的完全分离，极大地提高了磁性物料的利用率和磁性物料焙烧后产物的纯度。
1.一种多级磁选焙烧一体化装置，其特征在于：该装置包括主体箱体(1)，以及设置在主体箱体(1)内部的多级磁选区(2)和流态化焙烧区(3)，多级磁选区(2)的磁性物料出口与流态化焙烧区(3)的物料入口相连通；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磁选管道(201)为直筒式结构，多个磁性物料出口(205)可以在同一条竖直线上或不在同一条竖直线上；优选，多个磁性物料出口(205)设置在同一条竖直线上；或
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在所述每个磁性物料出口(205)下方对应的磁性物料的侧壁上还设有第二磁极(207)；优选，所述磁性物料出口(205)下方为磁性物料出口(205)下方的0.1～3m，优选为0.5～2m；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：所述流态化焙烧区(3)设置在多级磁选区(2)的上方；该装置还包括隔板(4)，所述隔板(4)横向设置在主体箱体(1)内部，隔板(4)的上方与主体箱体(1)的内壁构成流态化焙烧区(3)，流态化焙烧区(3)的物料入口开设在隔板(4)靠近磁性物料出口(205)一端的板体上；流态化焙烧区(3)的物料入口下方为过渡区(5)，过渡区(5)的下方开设有二次风入口(6)，所述磁性物料通道(202)通过过渡区(5)与流态化焙烧区(3)相连通。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：所述流态化焙烧区(3)设置在磁性物料通道(202)的侧面，磁性物料通道(202)的外侧壁与主体箱体(1)的内壁共同构成流态化焙烧区(3)，流态化焙烧区(3)的底壁或侧壁开设有氧化性气体入口。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：在竖直方向上，所述磁性物料出口(205)开设在磁选管道(201)上部30～80％的管身上，优选为上部40～70％的管身上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于：多个所述第一磁极(203)的磁性从下至上逐渐增强；和/或
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于：所述磁性物料通道(202)为单根与所有磁性物料出口(205)相连通的竖直通道；或
9.一种多级磁选焙烧系统，其特征在于：该系统包括权利要求1-8中任一项所述的多级磁选焙烧一体化装置、磨矿装置、筛分装置、惰性气体源以及氧化性气体源；所述磨矿装置的出料口通过管道与筛分装置的进料口相连通；筛分装置的出料口通过管道与物料入口相连通；惰性气体源通过管道与磁选管道底部的流态化物料入口相连通；氧化性气体源通过管道与氧化性气体入口相连通；
10.一种多级磁选焙烧方法或采用权利要求9所述系统进行多级磁选焙烧的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
