难选铁矿石流态化磁化焙烧研究新进展

我国有大量的铁矿石资源无法通过常规选矿方法进行开发利用,流态化磁化焙烧是处理该类矿石最有效的方法,成为近年来的研究热点。综述了铁矿石磁化焙烧机理研究进展,总结了流态化磁化焙烧技术与装备发展历史和研发现状,重点介绍了沸腾炉磁化焙烧、闪速磁化焙烧、流化床磁化焙烧及悬浮磁化焙烧技术装备特点和应用示范,并分析了流态化磁化焙烧技术在菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等难选弱磁性铁矿资源及铁尾矿二次资源利用方面的发展前景。     

氧化铁矿物磁化焙烧研究现状及发展趋势

目前品位高且易选的铁矿石资源濒临枯竭,合理开发利用复杂难选铁矿石资源对缓解我国铁矿石供求矛盾,促进钢铁工业健康发展具有很重要的现实意义。近些年来,针对氧化铁矿物开发的新型高效磁化焙烧方式逐渐引起人们的关注,与传统回转窑及竖炉焙烧方式相比,新型磁化焙烧方式在提高氧化铁矿的选别指标和经济、环保方面有较大优势。本文重点阐述了常规磁化焙烧方式现状,新型磁化焙烧方式的原理及优越性,并对氧化铁矿物磁化焙烧研究前景进行了展望。第一作者简介：许道刚(1988年11月),男,江西省吉安市吉安县,内蒙古科技大学在读研究生。电话：15764939052邮箱：872632168@qq.com     

鞍山某复杂难选铁矿石预选—磁化焙烧—弱磁选试验

鞍山某复杂难选铁矿石铁含量为31.12%,主要以赤铁矿、磁铁矿形式存在,脉石矿物主要是石英。为确定预选—磁化焙烧—弱磁选工艺处理该铁矿石的可行性,进行了选矿试验研究,着重研究了焙烧温度、还原气氛CO浓度、焙烧时间和焙烧产物磨矿细度对铁精矿产品指标的影响。结果表明,在焙烧温度为560℃,CO浓度为30%,焙烧时间为10 min,焙烧产品磨矿细度为-0.038 mm占92.85%,弱磁选磁场强度为103.45 kA/m条件下,可获得铁品位为64.63%、回收率为92.01%的铁精矿。预选—磁化焙烧—弱磁选工艺是该复杂难选铁矿石的高效开发与利用工艺。     

难选铁矿石悬浮磁化焙烧技术研究现状及进展

简述了悬浮磁化焙烧技术的形成历程,分析了预富集-悬浮磁化焙烧-磁选工艺（PRSM）选别复杂难选铁矿的技术优点。铁品位31.63%的东鞍山贫赤铁矿经预富集-悬浮磁化焙烧-弱磁选工艺处理,可获得铁品位为66.55%、回收率为77.01%的优质铁精矿;铁品位10.60%的鞍钢东部尾矿经预富集-悬浮磁化焙烧-弱磁选工艺处理,可获得铁精矿铁品位65.69%、回收率55.33%的技术指标;酒钢粉矿采用悬浮磁化焙烧-弱磁选工艺处理,可获得精矿铁品位60.30%、回收率79.49%的技术指标。东鞍山贫赤铁矿、鞍钢东部尾矿和酒钢粉矿经悬浮磁化焙烧扩大连续试验处理均取得了良好的选别指标,且设备运行稳定。PRSM技术为我国复杂难选铁矿选矿技术的重大突破。     

复杂难选铁矿流态化磁化焙烧研究现状及发展趋势

介绍了我国复杂难选铁矿的特点,以及流态化磁化焙烧的特点和研究现状,指出了流态化磁化焙烧存在的问题及发展趋势.     

赤铁矿与褐铁矿磁化焙烧试验研究

赤铁矿与褐铁矿是复杂难选铁矿石中的主要铁矿物,在磁化焙烧过程中赤铁矿与褐铁矿的反应行为不 同。为实现磁化焙烧过程中铁矿物物相转化的精准控制,以天然赤铁矿与褐铁矿纯矿物为研究对象,考察了焙烧温 度、焙烧时间和 CO浓度对赤铁矿单一体系、赤铁矿-褐铁矿混合矿体系和褐铁矿单一体系磁化焙烧过程的影响。试 验结果表明：3 种样品的最佳磁化焙烧温度为 550 ℃,CO 浓度为 20%、最佳磁化焙烧时间分别为 12 min、10 min 和 8 min,最佳焙烧条件下,焙烧产物的磁性率分别为43.03%、42.79%和42.60%。采用BET分析探究了焙烧样品的表面性 质,BET分析结果表明,褐铁矿在磁化焙烧过程中因受热脱水使颗粒产生许多裂纹和孔隙,使样品的孔隙率和比表面 积增加,有助于CO与样品充分接触并反应,因而可以加快焙烧反应的进行。     

某菱铁矿磁化焙烧?磁选工艺试验研究

为了更好地利用菱铁矿资源,对云南某铁品位为40.84%的难选菱铁矿石进行了磁化焙烧-磁选工艺试验研究,在不添加还原剂的条件下,在焙烧温度800 ℃、焙烧时间60 min时得到焙烧矿,焙烧矿经磁选后获得了铁精矿产率61.25%、品位64.65%、回收率96.96%的指标。可为高效利用菱铁矿资源的工艺设计提供依据。     

难选红铁矿磁化焙烧技术现状及发展方向

介绍了难选红铁矿磁化焙烧技术的工业应用及试验研究现状,探讨其存在的问题.同时针对细粒难选红铁矿进行了实验室小型试验及反应速度动力学基础研究,提出难选红铁矿闪速磁化焙烧的发展方向.     

复杂难选褐铁矿的闪速磁化焙烧试验研究

对复杂难选某褐铁矿进行了闪速磁化焙烧-弱磁选试验研究,获得铁精矿品位TFe 60.67%、回收率94.49%的技术指标.结果表明:应用闪速磁化焙烧-弱磁选技术处理褐铁矿,流程结构简单,控制方便,运行稳定,是高效开发利用褐铁矿的有效手段,对开发同类或类似复杂难选矿石也具有借鉴、指导意义.     

镜铁矿粉矿制粒回转窑磁化焙烧及分选研究

甘肃酒泉地区镜铁矿是一种难选贫铁矿石,回转窑磁化焙烧是处理此类矿石的有效方法,但粉矿需磨细造球,工艺复杂。为利用该粉矿,试验结合其细粒级含量高的特点,采用制粒—回转窑磁化焙烧—磁选工艺。结果表明,粉矿在膨润土质量配比1%、水分8%条件下制粒成3~8 mm小球,在焙烧温度750℃、焙烧时间60 min、兰炭质量配比2.5%、填充率20%的条件下经回转窑磁化焙烧,焙烧矿磨至-0.074 mm占85%,采用一粗一扫一精的磁选流程,获得精矿品位56.16%、回收率85.24%的良好指标,为此类粉矿的高效利用提供了借鉴。     

湖北某鲕状赤铁矿石悬浮焙烧试验研究

针对传统磁化焙烧装备及技术所存在的还原时间长、还原不均匀、能耗及生产成本高等问题,采用悬浮焙烧法处理湖北某鲕状赤铁矿石。结果表明,在给矿细度为-0.074 mm占80%、气体速度为1.4 m/s、H₂浓度为40%、还原温度为650 ℃、焙烧时间为10 s条件下,对铁品位为46.31%的鲕状赤铁矿石进行悬浮焙烧,焙烧产品磨细至-0.035 mm占90%后,在磁场强度为85 kA/m条件下磁选,可获得铁品位为58.32%、回收率为85.69%的铁精矿。对焙烧产品进行XRD分析表明,矿石中的赤铁矿经悬浮焙烧后转变为磁铁矿。对悬浮焙烧产品进行磁性分析表明,鲕状赤铁矿中弱磁性铁矿物经悬浮焙烧可快速转变为强磁性铁矿物,焙烧后物料的磁化强度和比磁化率显著提高。悬浮焙烧具有焙烧时间短、热利用效率高、处理能力大等优点,可在较短的时间内实现铁矿石的磁性转变,为难选铁矿石的利用开辟了新的途径。     

王家滩菱铁矿焙烧选矿试验研究

菱铁矿为复杂难选矿种之一,采用常规选矿方法难以得到较高铁品位的铁精矿.针对昆钢王家滩菱铁矿资源,进行了焙烧和闪速焙烧试验研究.试验结果表明,常规的焙烧导致弱磁选精矿硫含量超标,而采用闪速焙烧可达到降硫目的,铁精矿硫含量低于0.20%,同时可获得比常规焙烧高4.72个百分点的回收率.     

难选褐铁矿流态化磁化焙烧—弱磁选工艺研究北大核心

某低品位复杂难选铁矿,铁主要以褐铁矿形式存在,褐铁矿与脉石矿物紧密共生,导致强磁选精矿铁品位偏低,难以获得合格铁精矿。通过试验发现,采用高梯度强磁选预富集—流态化磁化焙烧—弱磁选工艺可以高效利用该褐铁矿,重点考察了焙烧温度、焙烧时间、还原气氛和气量,以及焙烧产品磨矿细度、磁感应强度等参数对强磁精矿磁化焙烧指标的影响。同时,详细分析了焙烧前后试样中铁物相及嵌布特征的变化情况。结果表明,针对铁品位36.58%、粒度为-0.074 mm占83.73%的强磁精矿,在焙烧温度500℃、焙烧时间15 min、还原气体CO浓度20%、总气量600 mL/min,焙烧产品磨矿细度为-0.043 mm占90%、磁场强度0.15 T的试验条件下,采用流态化磁化焙烧—弱磁选工艺,最终获得了产率59.01%、铁品位58.69%和铁回收率85.89%的铁精矿。研究结果为该类难选铁矿资源的高效利用提供了一种新的技术途径。     

鞍山某难选混合铁矿石预富集精矿磁化焙烧过程物相转变研究

基于流态化焙烧手段,对鞍山某含菱铁矿难选混合铁矿预富集精矿的磁化焙烧过程物相转变行为进行了研究。参照工业还原气条件的直接磁化焙烧结果显示,预富集精矿中的菱铁矿会产出弱磁FeO,降低磁化率。采用氧化—还原的工艺,可以将菱铁矿改性为弱磁赤铁矿α-Fe₂O₃和磁赤铁矿γ-Fe₂O₃,避免分解产物FeO存在。但后续500~550 ℃长时间还原仍会出现弱磁FeO,只有在还原温度450 ℃磁赤铁矿γ-Fe₂O₃的还原产物Fe₃O₄能够稳定存在。据此提出了“低温预氧化—超低温还原”磁化焙烧工艺,能够实现含菱铁矿混合难选铁矿的稳定磁性转化,且满足生产适应性需求。经该流态化工艺磁化焙烧后,预富集精矿焙烧矿经弱磁选可达到铁精矿产品铁品位65.15%、铁回收率92.02%的良好指标。实验结果为含菱铁矿混合难选铁矿的磁化焙烧生产工艺开发提供了参考依据。     

铁矿石焙烧动力学研究现状及发展

焙烧-磁选法是处理低品位难选氧化铁矿石的有效方法。归纳了铁矿焙烧过程动力学研究常用的3种表征方法,着重介绍了基于热重分析技术的静态法和动态法在铁矿石焙烧过程动力学研究方面的运用。总结了磁化焙烧、直接还原和深度还原过程动力学近年来的研究成果。指出菱铁矿磁化焙烧过程根据TG和DTG曲线可分为两个阶段,其反应机理分别符合随机核化和核生长机理;铁矿石直接还原过程根据TG和DTG曲线分为几个阶段,再由各阶段活化能的差异分为缓慢反应阶段和快速反应阶段,由此可以找出焙烧过程的限制环节;赤铁矿在深度还原过程中经历缓慢反应-快速反应-趋于平衡3个阶段,整体反应符合随机成核及长大模型,活化能约为320 kJ/mol。指出今后应加强对实际矿石磁化焙烧动力学的研究,为实际难选矿磁化焙烧关键技术提供理论支撑;还应注重焙烧过程热力学与动力学研究的结合,对焙烧过程进行计算机模拟等方面的研究。     

重庆接龙铁矿悬浮磁化焙烧温度对焙烧产品性能的影响

菱铁矿是我国重要的铁矿石资源,悬浮磁化焙烧是处理复杂难选铁矿的有效方法。本文采用实验室小型悬浮磁化焙烧装置,针对重庆接龙铁矿,开展悬浮磁化焙烧工艺优化及焙烧温度对磁化焙烧产品性能的研究。研究结果表明,接龙铁矿预氧化产品在焙烧温度为500℃、焙烧时间为3 min,CO用量为0.2 L/min的条件下,获得了铁精矿品位56.31%,回收率92.05%的试验指标。XRD分析表明,在450~550℃范围内,还原焙烧3 min,均可实现大部分的赤铁矿转变为磁铁矿,提高温度有利于赤铁矿还原更彻底,还原温度对焙烧产品的磁性影响较小。预氧化样品经还原焙烧后,比表面积降低,存在孔结构坍塌破坏后被填充的现象,导致孔尺寸增加。孔结构的改变,可能对后续的磨矿磁选造成一定的影响。研究结果对认识悬浮磁化焙烧规律有一定的意义。      

吉林羚羊难选铁矿的选矿研究

羚羊铁矿石矿物组成非常复杂、嵌布粒度很细、铁矿物与脉石紧密共生,难以分选.对羚羊铁矿进行了选矿试验研究,结果表明,采用焙烧-磁选工艺处理羚羊铁矿,可获得铁品位60%以上,回收率70%以上的铁精矿,选别指标较以往有很大的提高,为羚羊铁矿的进一步研究和工业利用打下了基础.     

难选弱磁性铁矿石闪速(流态化)磁化焙烧成套技术开发与应用研究

针对难选弱磁性菱铁矿、褐铁矿采用常规选矿方法不能有效分选的难题,进行了基础理论研究、成套技术与装置研发以及系统工程技术集成等,开发了高效处理难选弱磁性铁矿石的闪速磁化焙烧成套技术与装备,并在湖北黄梅建成了首个60万吨/年的产业化工程项目并稳定生产。原矿品位32.52%的菱(褐)铁混合矿,经闪速磁化焙烧处理后,工业生产可获得铁精矿品位57.52%、SiO₂含量4.76%、铁回收率90.24%的先进技术指标;原矿焙烧热耗31.22 kgce/t,产品铁精矿制造成本234.36元/吨,低于其它焙烧方法。该技术的推广应用前景十分广阔。