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褐铁矿-菱铁矿混合型矿石的磁化焙烧研究现状

2015-02-25 来源:ca88亚洲城手机版 点击数:0次

1.2 褐铁矿-菱铁矿混合型矿石的磁化焙烧研究现状

1.2.1  大冶混合型铁矿

大冶强磁精矿的显微结构研究表明,赤铁矿和部分磁铁矿都已成单体分离状,另一部分磁铁矿呈网络状被碳酸盐矿物充填而难于单体分离。菱铁矿大都与脉石共生,其存在状态十分复杂,有共生的,也有相互替代组成系列的连续固溶体,其晶粒都是极为微细的集合体。

表1-5  铁的化学物相分析结果(%)
Table1-5  Mineral phase analysis of iron (%)

铁矿物
TFe
磁铁矿
菱铁矿
赤铁矿
硫铁矿
硅酸铁
含量
33.09
5.44
13.72
12.22
0.36
1.39
占有率
100.00
16.44
41.16
36.93
1.09
4.20

根据热化学反应式计算,试料可依靠FeCO3分离产生的CO完成自我磁化反应,球团可减少试料与空气接触被再氧化的表面积。
强磁铁精矿中的菱铁矿和赤铁矿在焙烧过程中将按下式完成磁化反应:
 

FeCO3→FeO + CO2
FeO + 3CO2→Fe3O4 + CO
即     3FeCO3→Fe3O4 + 2CO2 + CO
  3Fe2O3 + CO→2Fe3O4 + CO2
 

上式表明,菱铁矿在焙烧过程中存在一个自身磁铁矿化,其热分解产生的CO2可使FeO转化为Fe3O4,而反应生成的CO又可将试样中的Fe2O3还原成Fe3O4。
当试样中的菱铁矿与赤铁矿比例为1:1时,可在不另加还原剂的情况下,完成自身的磁化反应。在实验室条件下,控制不同的炉气成分,球团在900℃下焙烧后的选别结果表明,在中性气氛(N2)或弱氧化(O2<8%)气氛的指标最好。但在还原气体(CO=30%)中,Fe3O4转化为FeO,表现为焙烧矿中磁化率下降,精矿品位升高,但回收率则下降的幅度很大。
1.2.2  菱、褐、赤混合型铁矿石的保磁还原焙烧制

本发明涉及黑色金属矿山铁矿石的磁化焙烧技术-菱、褐、赤混合型铁矿石的保磁还原焙烧制,其特征是:菱铁矿的分解是在还原气氛下完成的,炉膛气氛是还原气氛,一部分完成分解与还原两种反应,焙烧矿的质量得到通体磁化。本发明使菱铁矿分解、赤铁矿还原同步进行,同时完成,使矿块通体完全磁化,从而提高了选别指标,具有显著的经济效益,以年产规模265万吨计算,可实现利税5008.2万元。
(1)一种菱、褐、赤混合型铁矿石的保磁还原焙烧机制,其特征在于:
①菱铁矿的分解是在还原气氛下完成的,即:3FeCO3→Fe3O4+2CO2+CO;
②还原气氛不仅有助于磁铁矿的稳定,不被氧化且与分解时放出的CO气体一起参与赤铁矿的还原反应,即3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2;
③炉膛气氛是还原性气氛,一步完成分解与还原的两种反应,分解与还原反应同步进行;
④矿块加热到620℃时,菱铁矿的分解就能进行到底,焙烧矿的质量将得到通体的磁化。
(2)菱、褐、赤混合型铁矿石的竖炉保磁还原焙烧的生产工艺为:
①竖炉生产工艺过程是连续的,装入炉顶U型矿槽中的块矿粒级75~20mm,通过漏斗进入低温段(150~600℃),在温度为150℃左右时矿石表面附着水完成蒸发,褐铁矿加热到300~400℃时开始脱水,加热温度在600℃时脱水完毕而变成了赤铁矿;
②当矿块进入分解还原段时,温度在400~560℃时,
菱铁矿分解:3FeCO3→Fe3O4+2CO2+CO;
赤铁矿还原:3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
③在分解还原延伸段矿块内部没有完成分解还原反应的继续反应直至反应结束,实现矿块通体磁化后通过排矿辊把焙烧矿排至冷却段的搬出机上,再由皮带机运往选别工艺做磁选处理;
④整个炉膛是在负压下及稀还原剂气氛中运作的,气氛浓度取决于矿物的组分,炉气以下排烧嘴为界,实行上、下分流,通过排烟机排入大气中。
含有菱铁矿、赤铁矿或褐铁矿的铁矿石,在菱铁矿与赤铁矿的比值小于1时,用氧化还原焙烧处理,存在矿块的还原反应难以彻底完成,选别指标自然下降,原因在于:矿块粒级宽(150~200mm)大粒度矿块表面还原过度;矿块中心还原不足的矿块表里还原度差的粒度效应,在氧化还原焙烧制中是难以解决的。本发明的目的是为合理开发矿产资源,实现竖炉高产、优质、低消耗运作,提供一种菱、褐、赤混合型铁矿石的保磁还原焙烧制。
1.2.3  菱褐铁矿共生矿的选矿方法

长沙矿冶研究院开发了一种针对菱铁矿、褐铁矿及菱褐铁矿共生矿等低品位弱磁性铁矿的选矿方法。通过回转窑磁化焙烧-磁选-反浮选流程,获得精矿品位TFe62~69%,回收率78~88%高指标的铁精矿。其选别阶段及其技术参数为:(1)焙烧阶段:
原矿经破碎后的进炉粒度:30~0mm;
焙烧燃料:煤或气;
还原剂:煤(单一菱铁矿不用还原剂、菱褐铁矿共生矿用少量还原剂)或CO气体;
还原剂用量:煤用量为焙烧物料的0~8%、或用适量气体确保窑尾CO含量≥0.5%;
燃料:可以提供1.28~1.70GJ/吨原矿的煤或气;
焙烧温度:530~950℃;
焙烧时间:20~150min;
焙烧产品出炉时水冷,迅速冷却。
(2)磁选阶段
水冷后的产品经磨矿分级后进入磁选,在磨矿分级作业及磁选作业,针对焙烧料其矫顽力强的特点,对其磁性进行处理。
(3)反浮选阶段
搅拌时间:3~5分钟;
浮选时间:24~35分钟;
浮选:阳离子反浮选或阴离子反浮选;
药剂制度:其中阳离子反浮选的药剂制度是:胺类阳离子捕收剂70~200g/t,矿浆温度为常温;阴离子反浮选的药剂制度SD 620~700 g/t,NaOH 700~960 g/t,CaO 160~216g/t,RA系列阴离子捕收剂100~120g/t,矿浆温度为28~32℃。
按上述的条件对菱褐铁矿共生矿进行了一组试验,其主要的循环过程是:取破碎后的原矿进行还原磁化焙烧;焙烧后的产品经迅速冷却、磨矿分级进入弱磁粗选,此作业的尾矿为废弃物,其精矿进入下一步的强磁选进行精选;该磁选的尾矿与上步骤作业的弱磁粗选尾矿混合成总尾矿,强磁精矿进入下步浮选作业进行反浮选,其精矿为本发明的最终合格精矿,其尾矿再通过一次扫选作业;扫选精矿返回到前一步的反浮选精矿作业中、扫选尾矿重新返回到最初的弱磁选别作业中,以利进一步回收利用。
1.2.4  褐铁矿-菱铁矿混合型铁矿石

重庆綦(qi)江县储藏着一种褐铁矿-菱铁矿混合型铁矿石,矿石中铁的赋存状态复杂,多种矿物共生,经镜下观察、X射线衍射分析和扫描电镜分析,矿石中除菱铁矿外,其次是褐铁矿,另有少量磁铁矿、半假象赤铁矿。嵌布粒度极为细小,难以单体解离。为了不使宝贵的自然资源闲置,将资源优势转化为经济优势,重钢发明了一种焙烧处理方法,能有效地对褐铁矿-菱铁矿混合型铁矿石进行焙烧处理,为钢铁厂提供合格的、优惠的焙烧矿。
菱铁矿的吸热分解反应为:   3FeCO3→Fe3O4+2CO2+CO
褐铁矿的还原反应式如下:   3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
二者总反应方程式为:        FeCO3+ Fe2O3→Fe3O4+CO2
从理论上分析,菱铁矿与褐铁矿的物质重量的比值大于或等于1,即重量比值只要达到0.725及以上,该矿石就可实现中性磁化焙烧的顺利进行,而实际矿石菱铁矿与褐铁矿重量比值为1.27,大于0.725。
在实验室条件下,称取-2mm矿石1.2kg,装入金属容器,待电阻炉温度升到设定温度时放入焙烧炉膛内,当炉温升到设定温度后,再记录焙烧时间,进行磁化焙烧,到设定时间后,取出容器并迅速用水封冷却,焙烧矿经冷却后,再按50%的浓度进行磨矿(细度-0.043mm98.54%),分样,取20g小样做磁选管试验,检验焙烧矿中强磁性铁矿物的含量,以检测焙烧矿的质量。
 

表1-4 磁选试验结果
Table1-4 Result of Magnetic Separation

菱铁矿与褐铁
矿的重量比值
温度/℃
时间/min
产品名称
产率
TFe
回收率
 
1:1
 
838
 
120
磁选精矿
79.71
60.07
92.53
磁选尾矿
20.29
19.06
7.47
焙烧矿
100.00
51.75
100.00

由表1-4可知,在原矿铁品位为40%左右的条件下,菱褐铁矿的共生矿经过磁化焙烧-磁选后得到的指标较好,能够满足高炉炼铁的要求。

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