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《论文_关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究(定稿)》

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《论文_关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究(定稿)》_第1页
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关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究针对我国每年数亿吨“收之不能、弃之可惜”的低品位难选强磁 精矿、中矿和伴生弱磁性铁物料难以分选和利用问题,近年來,开发 出了数以秒计的闪速磁化焙烧新技术,为直接处理细粒粉状铁物料开 辟了新的有效利用途径,并在闪速磁亿焙烧还原工艺和前期工程技术 技术等方面做了许多开拓性的研究工作选择新疆哈密金矿选冶厂铁 矿粉粉料,研究应用闪速磁化焙烧技术处理后的物料性质推广闪速 磁化焙烧技术关键词:细粒铁焙烧 试验 性质一、矿产资源利用存在问题我国是世界上矿种较齐全,部分矿产储量相当丰富的少数几个国 家之一虽然我国矿产资源总量丰富,但人均占有量却只有世界平均 水平的58%,排在世赛第53位我国的优势矿产主耍是用量不大的 矿种,而用量大的矿产储量却相对不足,结构性矛盾突出:且贫矿资 源比重偏大,经济可利用的资源储量少;资源分布与生产力布局不匹 配1・矿产资源供需前景不容乐观我国已经成为矿产资源开发利用的大国2006年,我国钢、煤炎及 10种有色金属、水泥、化肥等产品的产量居世界第一位,虽然我国 矿产资源消费总量很大,但人均水平不高与需求快速增加相反的是, 国内矿产资源的保障程度在下降。

一方面,国家经济建设所需要的 人宗支柱性矿产,如石油、铁矿石、铜、辂铁矿、钾盐等,供需缺口 越來越大,进口量逐年攀升,另一方面,矿产资源对经济发展的支持 力度,已经从过去的基础保障供给到难以满足需要2. 资源浪费虽然国家在资源节约和矿山环境保护方面,做出了艮大的努力,并取 得了明铁收率为86.57%〜82・51%的弱磁选精矿因物料性质复杂 难选(且矿石中镁、镒含量较高),即使是通过焙烧磁选工艺,其铁 精矿品位仍然只有55%〜56% (试验室结果略高一点,可达57%〜 58%)这点可用矿样研究文献和多年的生产实践结果来验证验结果表明,对中矿(JZ)物料粒级为0. 30〜0 mm,在弱还原气氛 和流态化焙烧条件下,通过“加入即出” (3 See〜5 see)至60 see 不同吋间的磁化焙烧处理0同样实现了难选复杂中矿铁物料闪速磁 化,得到了磁性产品产率为55.56%〜63.56%,铁品位55. 06%〜55. 89%, 铁作业t收率为76. 64%〜81・66%|的弱磁选精矿,表明复杂中矿 粉料的磁化焙烧同样可以实现闪速化,自主设汁具有知识产权的热态 闪速磁化焙烧试验装置是成功的将铁物料进行闪速磁化焙烧的条件试验表明,在投料时分布板温度 从650C~800C, CO的体积含量从4. 5%〜0%的范围内,闪速磁化焙烧的效果较好。

焙烧矿磁性产品的铁收率随分布板温度的升高而 提高,提高的幅度先大后小:当分布板温度从650C升高到740C时, 铁收率提高10%〜12%,而当分布板温度从740C升高到800COt, 铁收率提高4%〜6%铁收率随还原反应气氛中C0的含量降低而提 高,在分布板温度740C时投料,C0的含量为4・5%〜3・2%,此时的 铁收率仅(51・7%〜6609%)而C0的含量为0・6%〜0%吋,铁收率达 到72. 38%〜79.43%,升高幅度达到11〜13个百分点物料在“加 入即出”到60 see的磁化焙烧时闻内,铁收率总的趋势是增加的,一 般为3〜5个百分点,初步表明,收率增加幅度的显著性并没有分布板 温度和C0的含量影响大,表明物料的磁化焙烧过程主要是通过投料 后的“闪速时段”完成转化的,磁化反应前期与后期的反应速度是不 相同的,磁化过程的前期受化学反应控制,而后期的磁化转变与扩散 控制有关:因铁物料中铁矿物种类有多种,很可能控制磁化反应速度 的机理是不同的2. 闪速磁化焙烧产物的XRD鉴定X射线衍射分析结果表明,弱磁性铁物料在末焙烧前,含铁矿物的 特证主要有:菱角 铁矿特证,d二2. 7819, d二3.5747(1=1.7244等; 赤铁矿(试样即为镜铁矿)特证峰a-Fe203, *2. 6929, d二1・6922, d二3. 6743等:但褐铁矿特证峰FeOOHb不明显,却可见口云的特征峰, 如d=2. 88:原矿式样中未发现有发强磁性铁矿物的特征峰,表明试样中没有强磁性铁矿物或含量极少。

经过闪速磁化焙烧后,原矿(JY) Y与中矿(JZ)的焙烧试样中均具有 强磁性磁铁矿的明显特征峰,且磁铁矿特征峰的峰形尖锐,峰值高耸, 如图(d二2.5347, d二2. 9722, d二2. 1018,表明试样经过闪速磁化焙 烧过程产生了大量强磁性物质,而且结晶程 度较高;而同样具有强磁性特征的Y-Fe203特征峰并未出现,说明试 样通过闪速磁化焙烧以后,弱磁性铁矿物的闪速磁化焙烧过程是被还 原转变为强磁性的Fe304o2. 闪速磁化焙烧产物的XRD鉴定磁矩的大小是衡量矿物磁性强弱的一个重要物理化学参数在一定 的磁化强度条件下,矿物的磁矩越大,比磁化系数XP也越大,物料 就越容易用磁选方法进行分离可以采用VSM振动样品磁强计测定试 样磁矩与磁场强度关系,以揭示物料闪速样化焙烧后的磁性变化规 律通过闪速磁化焙烧后,不管是原矿(JY),还是中矿(JZ), 矩都显著增大,与比磁化系数XP的变化一样,试样表现出强磁性物 矿的特性,且磁矩增加量的大小与磁选管的选别结果一致,即试样的 饱和磁矩越大,则闪速滋化焙浇后磁选铁收率相应越高,它们之间存 在一定的相关性弱磁性铁物料主要是转变为比饱和磁矩与比磁化系 数较高的Fe304,且铁收率高低与比饱和磁矩的大小一致。

从闪速磁化焙烧前后磁性能参数测定结果计算可知,弱磁性物料 经焙烧处理后,比饱和磁矩的增加值较焙烧前增加33〜42倍不等; 同时还可发现,当焙烧物料的弱磁选铁收率相同时:原矿与中矿的饱 和磁矩并不相同,这主要是与物料中弱磁性铁矿物的种类与含量不同 有关4. 闪速磁化焙烧前后试样的穆斯堡尔谱测定闪速磁化焙烧前后典型试样的室温穆斯堡尔谱测试结果用最小二 乘法拟合,所测得的闪速磁化焙烧前后试样的穆斯堡尔参数如表7O 穆斯堡尔谱测试结果表明:闪速磁化焙烧前,穆斯堡尔谱线是一 组六峰和 组双蜂组成,矿物维成主要是菱铁矿(FeC03)和镜铁矿(Fe203) , R组 成比为58:,磁化焙烧以后,穆斯堡尔谱线呈三组六线谱,且其中有 两组六线谱非常明显,矿物中主要是磁铁矿(Fe304),还含有少量的 赤铁矿,Fe2+、Fe3+两种价 态原子的比为19: 31o焙烧过程中FcC03己完全转化为Fc304说明 FeC03的转化是按照化学反应快速进行而Fe203的转化除了化学反 应外,推测出还有扩散作用进一步分析表明:瞒 Fe203的过程开始T Fe203外表能值最有 利的地方;粒子表面上的化学反应造成了各种成分的浓度梯度,并在 Fe203的表层堆积有过剩的原子。

反应中发生的是铁原子的扩散,还 原是按照由高价铁到低价铁顺序进行,但粒子的深部并不是全部的高 价铁都能够被还原5. 闪速磁化焙烧效果的比较由于磁化焙烧反应是在高温条件下完成的,反应时间的快慢直接 影响到能源消耗的多少,若物料在高温反应区间停留吋间长,贝U理所当然地需要消耗比较多的能源;若减少物料在高温反应区间的停留吋 间,则可以减少能源消耗,达到节能降耗的廿的U!、闪速磁化焙烧技术的朝阳前景1.在我国经济快速发展和建设资源节约型社会的今天研究提 高我国铁矿资源的利用率具有熏要的现实意义针对我国铁矿资源 贫、细、杂的赋存状态和加工过程中特点,研究了利用闲速磁化焙烧 技术提高细粒铁矿资源利用率的新技术2.对公司原矿与中矿I其粒度为-0・30mm的富含镜铁矿、褐铁矿 和镁(猛)菱铁矿难选铁粉料,在弱述原气氛和740CC〜800CC的试 验条件下,通过几秒〜60 see的闪速磁化焙烧处理,试验获得了铁 品位为55. 67%~55・21%(因矿石中镁、镒含量较高),铁作业收率 为81. 66%~86・57%的弱磁选铁精矿,闪速磁化焙烧效果良好3•闪速焙烧前后物料的XRD鉴定和磁性能测定结果表明,弱磁 性铁物料主要是转变为比饱和磁矩与比磁化系数较高的强磁性物质 Fe304,且磁选精矿中铁回收率的高低与比饱和磁矩的大小一致;弱磁性物料经焙烧处理后,比饱和磁矩的增加值较焙烧前增加33〜42倍不 等。

表明对-0・30mm的细粒级弱磁性铁物辩采用闪速磁化焙烧新技术 提高铁矿资源的综合利用率是可行的4•多种测试分析表明:试样焙烧后均转变为强磁性矿物Fe304, 未见菱铁矿和具有强磁性的Y-Fe203,可见少量未转化完全的赤铁矿 (即铁矿)其FcC03的磁化转变过程是按照化学反应快速进行的: 而Fe203的化过程受扩散等多转作用控制,影响因素较为复杂参考文献1, 张强 《选矿概论》冶金工业岀版社2, 南君芳《铁精矿焙烧预处理冶炼技术》冶金工业出版社3, 王资 《浮游选矿技术》冶金工业出版社4, 王常任《磁电选矿》冶金工业出版社5, 杨家《碎矿与磨矿技术》冶金工业出版社6, 殷志云《阳极焙烧及其热工过程的数学分析与仿真》中南大学出 版社7, 马开道《稀有金属真空熔铸技术及其设备设计》冶金工业出版 社8, 王新江《现代电炉炼钢生产技术手册》 冶金工业出版社9, 曹宏燕《著冶金材料分析技术和方法》 冶金工业出版社10, 闰满志 《选矿知识600问》 冶金工业出版社。

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