新疆某镜铁矿石磁化焙烧过程研究

新疆某镜铁矿矿石TFe含量为35.20%,CaO含量为30.64%;铁矿物主要为镜铁矿,脉石矿物主要为方解石和石英。矿石中镜铁矿嵌布粒度微细,属于难选铁矿石。为考察矿石磁化焙烧过程物相转变规律,进行了焙烧温度、焙烧时间和配煤比对其磁化焙烧效果、铁物相转变过程的影响规律试验。结果表明：在配煤比为12%、焙烧温度为800 ℃、焙烧时间为75 min条件下还原焙烧后,焙烧产品磨细至-0.074 mm占90%,在磁场强度为120 kA/m条件下弱磁选,可获得铁品位为65.95%、回收率77.70%的指标。焙烧温度对镜铁矿磁化焙烧过程影响显著。焙烧温度低于800 ℃时镜铁矿磁化焙烧转变为Fe₃O₄,焙烧温度为800 ℃时,焙烧产品Fe₃O₄含量最高;焙烧温度高于800 ℃时,部分Fe₃O₄又被还原为FeO,产生过还原现象;焙烧温度为900 ℃时,焙烧产品FeO含量最高;焙烧温度达到1 000 ℃时部分FeO被还原成金属Fe。此过程与磁选结果的变化规律相符。另外,焙烧温度达到900 ℃时,部分Fe₂O₃与CaO反应,生成了2CaO·Fe₂O₃,不能通过弱磁选回收。试验结果为该镜铁矿资源的合理利用提供了技术参考。     

鲕状赤铁矿氢气低温还原焙烧机理探讨

考察了氢气气氛下还原时间、还原温度和还原度等对鲕状赤铁矿还原过程的影响。通过电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICP-AES)、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)等表征手段对还原焙烧矿物及其磁选后精矿进行了表征。结果表明：随着氢气还原时间增加, 鲕状赤铁矿还原度逐步增大, 还原焙烧矿金属化率逐步增大。400 ℃下, 高纯氢气还原90 min, 所得焙烧矿经磁选后可获得精矿铁品位55.55%、回收率76.94%的指标。氢气低温还原赤铁矿还原过程为：Fe₂O₃→Fe₃O₄→Fe₃O_4-δ→FeO→Fe₃O₄ + Fe→Fe, 但从宏观看产物由Fe₃O₄直接变为Fe, 中间没有FeO产生。     

赤铁矿表面磁化研究

采用空气氧化法在矿浆中直接合成磁性Fe₃O₄粒子, 从而达到表面磁化弱磁性赤铁矿的目的。考察了药剂用量、反应时间、溶液温度等因素对磁化的影响, 结果表明, 温度是影响磁化效果的重要因素, 50 ℃可视为磁化反应能否快速进行的临界温度。Fe²⁺离子浓度为0.012 mol/L, 氨水浓度为0.15 mol/L, 在50 ℃下磁化反应10 min后, 赤铁矿磁选回收率由磁化前的68.0%提高到95.2%。使用振动样品磁强计(VSM)和扫描电镜对磁化前后的赤铁矿进行了表征, 结果表明, 赤铁矿磁化后的比磁化率大于磁化前, 饱和质量磁化强度由磁化前的0.694 emu/g增加到1.415 emu/g; 可观察到磁化后的赤铁矿表面有微细颗粒Fe₃O₄晶粒覆盖。     

镜铁矿悬浮磁化焙烧过程中的铁物相与磁性转变研究

甘肃某镜铁矿石主要有价元素为铁,TFe含量为59.61%,原矿中94.79%的铁以赤褐铁的形式存在,脉石矿物主要为石英,含量为8.11%。为考察焙烧过程主要影响因素对焙烧产物的物相转化与磁性转变的影响,进行了悬浮焙烧试验。结果表明：镜铁矿经悬浮磁化焙烧后,焙烧产物中铁主要以磁铁矿的形式存在,磁性明显增强;随着焙烧温度升高、焙烧时间延长、CO浓度增加、总气量增加,焙烧产品中镜铁矿含量均逐渐降低,磁铁矿含量均逐渐增加,焙烧产品饱和磁化强度和最大比磁化系数均先提高后降低;在焙烧温度为550 ℃、焙烧时间为4 min、CO浓度为20%、总气量为600 mL/min时,焙烧产物的比饱和磁化强度为63.66 A·m²/kg、最大比磁化系数为5.02×10-4 m³/kg;焙烧过程铁物相按照Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO的反应顺序进行,焙烧产物铁物相的转化会影响铁矿物磁性的强弱,并且主要与磁铁矿的含量相关。试验结果可以为我国镜铁矿资源悬浮焙烧过程机理研究提供理论依据。     

钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离主要影响因素探析

从钛磁铁矿还原历程和焙烧方式、还原条件、磨选条件对钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离的影响等4个方面分析总结了钛磁铁矿直接还原—磁选技术的研究进展。在直接还原过程中,钛磁铁矿的还原历程为Fe_2.75Ti_0.75O₄→Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→Fe TiO₃→Fe Ti₂O₅→Ti₂O₃;从现阶段看,钛磁铁矿直接还原常用的焙烧方式主要有内配法和包埋法,其中内配法还原温度低、还原时间短、还原剂用量低,成本低且钛铁分离效果更好,包埋法所得富钛产品中TiO₂品位高,有利于钛资源回收利用;还原剂、还原温度、还原时间和添加剂均对钛铁分离效果有影响,适宜的还原条件有利于钛铁矿物的还原和金属铁颗粒的聚集长大,从而促进钛铁分离;磨矿细度和磁场强度也对钛铁分离效果有影响,磨矿细度不宜过粗/过细,磁场强度不宜过大/过小。通过...     

马钢姑山铁矿石磁化焙烧—弱磁选试验研究

马钢姑山铁矿石TFe品位为37.68%,主要含铁矿物为赤铁矿,脉石成分主要为SiO₂和Al₂O₃,有害元素P含量较高,采用传统选矿技术难以获得良好的技术经济指标,而对难选铁矿进行磁化焙烧是一种有效的预处理手段。针对姑山铁矿石开展了磁化焙烧—弱磁选试验研究,并探究了焙烧给矿粒度、焙烧温度、还原气浓度、焙烧时间对磁化焙烧效果的影响。结果表明:在焙烧给矿粒度为-0.074 mm占50%、焙烧温度500℃、CO气体浓度40%、焙烧时间20 min、气体流量500 mL/min的条件下进行磁化还原焙烧,焙烧产品经磨矿—磁选—再磨—磁选—三段磨矿—磁选工艺,可获得铁品位63.98%、铁回收率83.32%、P含量0.15%的铁精矿。产品指标优于现有工艺,研究结果可为马钢姑山铁矿的高效利用提供新思路。     

某鲕状赤铁矿石低温连续悬浮焙烧试验

中国地质科学院矿产综合利用研究所与东北大学联合研制了连续悬浮焙烧炉,为检验某应用于鲕状赤铁矿石开发的可能性,采用该炉进行悬浮磁化焙烧-弱磁选选矿试验。结果表明,-0.3 mm的某鲕状赤铁矿石在焙烧温度为575 ℃,还原气体CO的体积分数为90%（N₂的体积分数为10%）、总流量为6 m3/h的情况下以100 kg/h的给矿速度连续悬浮焙烧,焙烧产物磨至-0.074 mm占90%后用Φ400×300型筒式弱磁选机1次弱磁选（磁场强度为120 kA/m）,获得的精矿铁品位为56.22%、铁回收率为88.84%。悬浮焙烧过程的特点及弱磁选精矿指标表明,连续悬浮焙烧炉可实现鲕状赤铁矿石的高效、低耗开发利用。     

冷却方式对磁铁矿冷却产物的磁性影响研究

磁化焙烧工艺已成为处理难选铁矿资源的主要手段,焙烧产品冷却方式是影响磁化焙烧产品选别指标的重要因素。以海南某赤铁矿纯矿物为研究对象,考察了其磁化焙烧后惰性气氛、水淬冷却和空气气氛冷却方式对焙烧产品磁铁矿氧化程度的影响。结果表明：惰性气氛可以有效防止磁铁矿发生氧化反应,产品单位质量磁矩最大,为74.2 A?m2/kg;水淬冷却过程中发生轻微的氧化反应,产品单位质量磁矩为72.5 A?m2/kg;而空气冷却方式下,磁铁矿冷却过程中部分氧化为赤铁矿,焙烧产物的单位质量磁矩仅为37.6 A?m2/kg。空气气氛冷却受冷却初始温度影响较大,随着冷却初始温度的降低,冷却产物FeO含量逐渐增加,单位质量磁矩逐渐增加,比磁化系数逐渐增加。试验结果可以为难选铁矿石磁化焙烧过程优化提供参考。     

MgO-Fe3O4比例对磁铁矿氧化动力学的影响机制

采用氧化镁纯试剂和磁铁矿纯矿物研究不同MgO和Fe₃O₄摩尔比对焙烧样品物相转化的影响,进而采用非等温法对Fe₃O₄-MgO混合样品氧化焙烧过程进行动力学分析。结果表明：较高Mg/Fe摩尔比例有利于生成Mg_xFe_3-xO₄,Mg²⁺的存在会抑制Fe₂O₃晶粒连接,不利于Fe₂O₃晶粒长大。Fe₃O₄-MgO混合样品氧化过程分为三个阶段：在低温阶段(250～420℃)受化学反应和气体内扩散反应共同控制,此温度范围内磁铁矿氧化率约30%;中温阶段(420～720℃)由化学反应控制,氧化率提高至55%左右,MgO含量变化对表观活化能影响不大,为35.67～43.23 kJ/mol;高温阶段(720～980℃)主要为气体内扩散控制,此阶段Fe₃O₄...     

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。      

冷却方式对钛渣成分和物相的影响研究

应用化学分析、XRD、MLA对不同冷却方式处理的钛渣化学成分、物相及矿物组成进行了研究。结果表明, 不同冷却方式处理钛渣均会降低渣中Ti₂O₃含量, 且粒化渣中Ti₂O₃含量最少, 降幅达27.6%; 粒化渣中Fe₂O₃含量明显高于其它冷却渣, 表明粒化渣较其它冷却渣氧化程度高。冷却渣与现场渣主要矿物组成为铁黑钛石、硅酸盐玻璃相、少量金红石和残余金属铁, 钛渣经冷却处理会降低渣中铁黑钛石含量; 现场渣经水冷或空冷处理渣中金红石相无明显变化, 但经粒化处理渣中金红石相明显增加; XRD结果表明不同冷却方式处理的钛渣主要物相均为TiO₂和(FeMg)_xTi_yO₅, 但粒化渣中TiO₂主要是金红石型, 而水冷和空冷渣中TiO₂主要是锐钛型。     

Fe2O3对NdF3-LiF-Nd2O3体系电导率的影响

利用交流阻抗法和连续改变电导池常数法在氮化硼毛细管中测量熔盐NdF₃-LiF、NdF₃-LiF-Nd₂O₃、NdF₃-LiF-Fe₂O₃和NdF₃-LiF-Nd₂O₃-Fe₂O₃的电导率,探究了温度和熔盐成分对电导率的影响。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=7∶3)与1%Nd₂O₃组成的熔盐电解质的电导率最为稳定。温度、Fe₂O₃和Nd₂O₃的质量百分比相同情况下,Fe₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响小于Nd₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响,并且Fe₂O₃和Nd₂O₃组合添加对NdF₃-LiF电导率的影响远大于Fe₂O₃或Nd₂O₃单独添加对NdF₃-LiF电导率的影响。1200℃时,NdF₃-LiF-Nd₂O₃(1%~2%)-Fe₂O₃(1%~2%)的电导率相对稳定,Fe₂O₃含量对电导率的影响相对较小。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=9∶1)-Nd₂O₃(≤2%)-Fe₂O₃(≤2%)的电导率拟合公式为K=-2.71817+0.00615T-0.23978xNd₂O₃-0.28133xFe₂O₃。     

铁矾渣热分解过程研究

采用DSC-TG和XRD分析方法对铁矾渣热分解过程进行了研究。结果表明: 铁矾渣的热分解包括脱水、脱氨、氧化和晶型转变等复杂步骤; 经750 ℃焙烧, 铁矾渣呈红棕色, 最终产物主要为ZnFe₂O₄和Fe₂O₃; 基于Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法得到铁矾渣在350～450 ℃和630～720 ℃温度区间热分解反应的活化能分别约为260和230 kJ/mol, 频率因子分别为3.07×10¹⁹和1.29×10¹²。     

强磁-浮选从金尾矿中提取SiO2试验研究

我国每年金尾矿排放量巨大,不仅造成资源浪费,还严重威胁生态环境。河北宽城某金尾矿SiO₂含量为68.64%,为了充分利用该尾矿资源,采用预先沉降脱泥-强磁选除铁-反浮选除铁-SiO2浮选提纯工艺进行试验。结果表明：试样在沉降时间为2.5 min条件下沉降脱泥,脱泥后沉砂在磁场强度为1.2 T条件下采用强磁选除铁,SiO₂含量由73.38%提高到79.55%,Fe₂O₃含量由5.24%降低到1.75%,非磁性产品以YS为捕收剂反浮选除铁,Fe₂O₃含量降低至0.51%,然后以YG-01和YG-02为组合捕收剂进行1粗2精石英提纯浮选,对提纯后产品进行的XRD分析未检出杂质产品,其SiO₂含量为98.46%、Al₂O₃含量降低至0.65%、Fe₂O₃含量降低至0.09%,可以达到国家级玻璃原料二级质量标准。对金尾矿进行SiO₂提取不仅充分利用了尾矿资源,而且可以取得一定的经济效益。     

不同Ni含量的合金钢在高温水蒸气中的氧化行为研究

为了探究Ni含量与温度对合金钢氧化腐蚀行为的影响, 对3.5%Ni、5%Ni和9%Ni钢在540 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了研究, 并与9%Ni钢在600 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了对比。采用非连续称量法测定其动力学曲线, 通过扫描电子显微镜(SEM)观察氧化膜形貌, 用能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对元素成分和相组成进行了分析。结果表明, 在540 ℃氧化时, 3种合金钢的氧化动力学均符合抛物线规律;Ni含量增加, 氧化速率下降, 但有促进氧化膜脱落的倾向; 3种合金钢的氧化膜均由Fe₃O₄、Fe₂O₃和NiFe₂O₄组成, Ni元素增多可以促进产物中Fe₃O₄向Fe₂O₃转化。氧化膜分为两层, 层间存在孔洞; 内层富含NiFe₂O₄的尖晶石氧化物, 外层以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主。温度升高时, 9%Ni钢的氧化速率提高, 氧化膜脱落时间提早; 表面氧化物形貌发生了改变, 从片状组织转化为颗粒状组织, 但温度升高并未改变9％Ni钢的氧化产物类别。     

辽宁某含硼铁精矿造团—金属化还原铁—磁选试验

辽宁某含硼铁精矿主要有价元素为铁、硼,TFe含量为55.55%,B_2O_3含量为4.22%;铁主要以磁铁矿形式存在,硼主要以硼镁石形式存在,杂质矿物主要为蛇纹石和磁黄铁矿。为实现该含硼铁精矿中硼、铁的有效分离,采用造团—金属化还原铁—磁选工艺进行硼铁分离试验。结果表明,制成15 mm×20 mm柱状体团块的含硼铁精矿外配过量的还原煤(n(C)∶n(Fe)=2.5),在还原温度为1 125℃和还原时间为150 min条件下进行焙烧,获得的焙烧产品铁金属化率为88.92%;焙烧产品磨细至-0.074 mm占65%,在磁场强度为80 k A/m条件下弱磁选后,可获得铁品位为92.7%、回收率94.4%的优质铁精矿和B_2O_3含量为14.5%、回收率为84.4%的合格硼精矿,实现了硼铁的有效分离。