铁酸锌还原-氧化选择性分解行为研究

为了解决铁酸锌还原分解后锌、铁分离难题, 提出一种强化铁酸锌选择性分解新工艺: 先通过还原焙烧将铁酸锌分解为氧化锌和铁氧化物, 然后冷却至低温, 在CO₂气氛下利用氧化亚铁在低温下化学活性强、不稳定的特性, 将过还原的氧化亚铁转化为磁性四氧化三铁。研究结果表明, 铁酸锌强化还原分解的最佳条件为: CO浓度20%、还原温度750 ℃、V_CO/(V_CO+V_CO2)比67%、焙烧时间90 min, 该条件下铁酸锌分解率达到96.63%; 然后对铁酸锌分解产物进行磁化焙烧, 最佳磁化焙烧条件为: 氧化温度600 ℃、氧化时间75 min、CO₂气体流量1.2 L/min, 此条件下焙烧产物比磁化率从未磁化前的5.30×10^-11 m³/kg增大至1.17×10^-10 m³/kg。     

磁化焙烧产品冷却氧化过程中的相变行为研究——菱铁矿

磁化焙烧工艺作为处理难选铁矿资源的有效工艺,近年来在菱铁矿资源开发中的应用研究取得了巨大进展。在菱铁矿磁化焙烧的工业化生产中,焙烧产品的冷却是影响焙烧产品品质的重要环节。以西北某矿区菱铁矿为研究对象,通过拣选—强磁选—重选流程得到纯度为80.6%的菱铁矿作为试验物料进行磁化焙烧,考察了惰性气氛冷却、水淬冷却、空气气氛冷却对焙烧产品的影响,深入研究了空气气氛冷却方式下,焙烧产品在不同氧化温度、氧化时间条件下的氧化行为和相变情况。结果表明:焙烧产品在惰性气氛冷却和水淬方式冷却过程中基本不发生氧化反应;在空气冷却方式下,氧化温度和氧化时间对菱铁矿磁化焙烧产品的影响显著;在氧化温度为100℃,焙烧产品基本不发生氧化;在氧化温度高于300℃,焙烧产品开始发生明显氧化;氧化温度为500℃、氧化时间2.5 min时,焙烧产品中的磁铁矿全部被氧化。磁化焙烧产品氧化后生成α-Fe_2O_3和γ-Fe_2O_3两种铁物相,在氧化反应过程中先生成γ-Fe_2O_3,后生成α-Fe_2O_3。试验结果可以为菱铁矿磁化焙烧工艺的优化提供参考。     

磁化焙烧产品冷却氧化过程中的相变行为研究 —褐铁矿

磁化焙烧工艺作为处理难选铁矿资源的有效工艺,近年来在铁矿资源开发中的应用研究取得了巨大进展。在铁矿磁化焙烧的工业化生产中,焙烧产品的冷却是影响焙烧产品品质的重要环节。以西北某矿区褐铁矿为研究对象,通过拣选—强磁选—重选流程得到纯度为 92.0% 以上的褐铁矿作为试验物料进行磁化焙烧,考察了惰性气氛冷却、水淬冷却、空气气氛冷却对焙烧产品的影响,深入研究了空气气氛冷却方式下,焙烧产品在不同氧化温度、氧化时间条件下的氧化行为和相变情况。结果表明：焙烧产品在惰性气氛和水淬方式冷却过程中基本不发生氧化反应;在空气冷却方式下,氧化温度和氧化时间对褐铁矿磁化焙烧矿产品影响显著;在氧化温度为 100 ℃ 时,焙烧产品基本不发生氧化。在氧化温度高于 300 ℃时,焙烧产品开始发生明显氧化。氧化温度为 400 ℃、氧化时间 2.0 min 时,焙烧产品中的磁铁矿全部被氧化。磁化焙烧产品氧化后生成 α-Fe2O3和 γ-Fe2O3两种铁物相,在氧化反应过程中先生成 γ-Fe2O3,后生成 α-Fe2O3。试验结果可以为褐铁矿磁化焙烧工艺的优化提供参考。     

磁化焙烧产品冷却氧化过程中的相变行为研究 —褐铁矿

磁化焙烧工艺作为处理难选铁矿资源的有效工艺,近年来在铁矿资源开发中的应用研究取得了巨大进展。在铁矿磁化焙烧的工业化生产中,焙烧产品的冷却是影响焙烧产品品质的重要环节。以西北某矿区褐铁矿为研究对象,通过拣选—强磁选—重选流程得到纯度为 92.0% 以上的褐铁矿作为试验物料进行磁化焙烧,考察了惰性气氛冷却、水淬冷却、空气气氛冷却对焙烧产品的影响,深入研究了空气气氛冷却方式下,焙烧产品在不同氧化温度、氧化时间条件下的氧化行为和相变情况。结果表明：焙烧产品在惰性气氛和水淬方式冷却过程中基本不发生氧化反应;在空气冷却方式下,氧化温度和氧化时间对褐铁矿磁化焙烧矿产品影响显著;在氧化温度为 100 ℃ 时,焙烧产品基本不发生氧化。在氧化温度高于 300 ℃时,焙烧产品开始发生明显氧化。氧化温度为 400 ℃、氧化时间 2.0 min 时,焙烧产品中的磁铁矿全部被氧化。磁化焙烧产品氧化后生成 α-Fe2O3和 γ-Fe2O3两种铁物相,在氧化反应过程中先生成 γ-Fe2O3,后生成 α-Fe2O3。试验结果可以为褐铁矿磁化焙烧工艺的优化提供参考。     

王家滩菱铁矿流态化磁化焙烧试验研究

对王家滩菱铁矿在流态化状态下的磁化焙烧温度和焙烧气氛条件分别进行了试验研究。试验结果表明：焙烧矿样中菱铁矿热解率大于94.5%,磁性铁转化率大于89.94%;在弱还原气氛（1.5%CO）、800～1060 ℃的温度条件下,获得了铁回收率大于90.00%,精矿品位大于58.00%的指标;在1 000 ℃的温度条件下,无论在弱还原气氛（0～1.05%CO）还是弱氧化气氛（0.47%～1.85%CO）中焙烧,均能获得铁回收率大于90.00%的良好指标。     

含锡铁精矿CO还原分离锡铁的行为研究

以含锡铁精矿(Sn: 0.26%, TFe: 65.7%)为研究对象进行还原焙烧。在分析还原焙烧过程中锡、铁氧化物行为的基础上, 重点研究了预氧化、焙烧温度、焙烧时间以及还原气氛(气相中CO含量)对锡脱除效果的影响。实验结果表明, 锡的脱除主要发生在弱还原气氛焙烧阶段。在优化条件下(焙烧温度925～950 ℃, 焙烧时间30 min, 还原介质中CO体积浓度为40%～50%), 球团矿中锡的残余量为0.031%, 锡的挥发率达到88.88%。     

鞍山某含菱铁矿强磁精矿流态化磁化焙烧—弱磁选试验研究

鞍山某强磁精矿中菱铁矿含量较高,难以实现有效分选。为此,采用流态化焙烧反应器,在传统还原磁化焙烧的基础上,开展了低温预氧化—超低温还原磁化焙烧—弱磁选试验研究。结果表明：①试样 TFe品位为29.47%,主要脉石成分SiO2含量为52.81%,有害杂质S、P含量较低;铁主要以赤铁矿的形式存在,分布率为79.37%,其次为碳酸铁11.71%、磁性铁3.46%。②在500 ℃和550 ℃的条件下,以工业发生炉煤气 为还原气,直接还原磁化焙烧过程中生成弱磁性浮氏体,难以实现弱磁选铁矿物相的完全磁性转化。③采用低温预氧化—超低温还原磁化焙烧可获得稳定的完全强磁性转化,适宜的流态化磁化焙烧参数为550 ℃预氧 化2.5 min,再450 ℃还原焙烧10 min。④焙烧矿在磨矿细度为-30 μm占92.60%、磁场强度为79.60 kA/m的条件下,可获得精矿全铁品位大于63%、全铁回收率大于84%的良好指标。⑤产品XRD分析、BSE矿相检测、EDS 能谱检测结果显示试验过程中未见弱磁性赤褐铁矿和浮氏体存在,预氧化矿保持了原试样中含铁物相边界的初始形态,菱铁矿矿物相中类质同象替换的Mg、Ca元素在焙烧过程也未发生迁移,磨矿和弱磁选过程也无法 将其分离。     

含砷、锡铁精矿煤基直接还原焙烧脱除砷锡试验研究

采用煤基直接还原焙烧工艺对内蒙古黄岗含砷、锡铁精矿进行了焙烧脱除砷锡试验研究。考察了焙烧工艺、焙烧气氛及氯化剂用量等工艺参数对产品中砷、锡脱除效果的影响。结果表明, 砷主要是在中性焙烧阶段被氧化脱除, 锡是在还原焙烧阶段与氯化剂反应生成易挥发的氯化物挥发脱除。综合试验结果表明, 在优化条件下, 还原焙烧-磁选得到直接还原铁产品中TFe品位及回收率均达到88%, As残余含量0.03%, Sn残余含量0.07%。     

选择性还原法分离高炉粉尘中锌和铁的研究

采用兰炭作还原剂,对高炉粉尘进行还原焙烧,再对焙砂进行磁选,然后浸出磁选尾矿中的锌,实现锌、铁分离。在热力学计算的基础上,研究了焙烧条件对锌、铁浸出率的影响,结果表明:加碳焙烧可使高炉粉尘中的铁酸锌选择性还原为磁性氧化铁和氧化锌,较优的焙烧工艺参数为:焙烧温度800 ℃,焙烧时间2 h,配炭量50%。磁选可分离出焙砂中的磁性氧化铁。采用1 mol/L的硫酸在室温下浸出磁选尾矿1 h,锌、铁浸出率分别为75.39%和27.46%。     

硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝及氧化铁

以三水铝石矿、硫酸铵为原料,采用硫酸铵两段焙烧法提取铝土矿中的铝和铁,通过单因素试验研究了常压条件下硫酸铵焙烧铝土矿过程中低温段、高温段焙烧温度、低温段、高温段焙烧时间、铵矿比对铝土矿中氧化铝和氧化铁的提取率的影响。结果表明,粒度小于74μm的铝土矿在铵矿比n=4,低温段焙烧温度300℃,焙烧时间60 min,高温段焙烧温度450℃,焙烧时间60 min的条件下,多次验证Al2O3的提取率均在98%以上,Fe2O3的提取率均在88%以上。使铝土矿中的铝、铁、硅得到了有效地分离。     

铁红制取还原铁粉试验

为考察将铁品位68.08%的铁红制备成高附加值的粉末冶金用还原铁粉的可行性,在对铁红进行性质分析的基础上,采用氧化焙烧—筛分—氢气还原—解碎—筛分工艺进行试验。结果表明:铁红主要成分为Fe_2O_3,主要杂质SiO_2含量为0.20%,MnO含量为0.17%,Cl含量为0.447%,盐酸不溶物为0.24%;铁红中石英杂质含量少,粒度细,部分与铁颗粒形成固溶体;在焙烧温度850℃,焙烧时间2.5 h条件下氧化焙烧,焙烧产品在氢气还原粒度-150μm,还原温度950℃,还原时间90 min,氢气流量2.0 L/min,还原产物筛分筛孔尺寸为0.050 mm条件下,最终获得还原铁粉产率40.59%、铁品位98.59%、回收率58.78%的指标。还原产品的物理、化学及工艺性能指标达到粉末冶金用还原铁粉企业标准之DTFHY300牌号的要求。     

某菱铁矿块矿直接还原-磁选制备铁粉

为了提高某低品位菱铁矿的铁品位,采用了煤基直接还原-磁选工艺,对菱铁矿块矿进行了焙烧条件试验。结果表明:在焙烧温度1050℃,焙烧时间100 min,菱铁矿粒度10～16 mm,煤的粒度0～5 mm,煤矿质量比1.5:1的条件下进行还原焙烧,可得到金属化率93.13%的焙烧矿;该焙烧矿在磨矿粒度为-0.074 mm 80%以上,磁场强度为0.1 T,磁选时间为15 min的条件下进行磁选试验后可得到精矿铁品位为91.11%,铁回收率为97.15%的铁粉。且-25 mm的菱铁矿块矿全粒级直接还原效果良好,焙烧矿的金属化率可达到92.6%以上,磁选后的精矿铁品位高达89.4%,回收率在93.5%。     

硼铁精矿钠盐焙烧及冷却方式对硼活性的影响

以硼铁精矿团块为原料进行煤基直接还原试验,考察了钠盐添加剂及不同冷却方式对还原焙烧矿中硼活性的影响。结果表明,Na₂CO₃的添加使硼主要以玻璃体形式存在于还原焙烧矿中,硼活性显著降低,且不利于铁矿物的还原;另外,Na₂CO₃与硼镁石的热解产物遂安石反应形成低熔点硼酸钠盐,造成硼的挥发损失。硼铁精矿无钠盐还原焙烧时,无液相形成。以水淬方式冷却硼活性最高,为80.76%。     

悬浮磁化焙烧—氧化冷却过程中磁赤铁矿生成规律

悬浮磁化焙烧—磁选已在难选铁矿石的开发中实现工业应用,焙烧产物的冷却过程是影响磁选指标的 重要因素。 空气氧化冷却可以将焙烧产物中的部分磁铁矿氧化成强磁性磁赤铁矿,同时可以回收氧化过程释放的潜 热,具有广阔的应用前景。 对酒钢铁矿石进行了悬浮磁化焙烧—氧化冷却试验。 结果表明,氧化温度、氧化时间和空 气流量对氧化过程及磁选指标影响显著。 最佳的氧化条件为氧化温度 300 ℃ 、氧化时间 5 min、空气流量 500 mL / min。 在最佳条件下,氧化冷却产物中磁赤铁矿含量为 17. 74%,磁选精矿铁品位为 55. 34%、铁回收率为 90. 31%。 焙 烧产物的氧化冷却过程按两条路径同时进行,一是 Fe₃O₄→α—Fe₂O₃,二是 Fe₃O₄→γ—Fe₂O₃→α—Fe₂O₃;氧化温度高 于 300 ℃时,磁铁矿主要被氧化为赤铁矿。 因此,焙烧产物在氧化冷却时,应先在 N₂ 中冷却至 300 ℃ ,再经空气氧化 冷却至室温,以获得较高的磁赤铁矿含量。     

硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝

以三水铝石矿、硫酸铵为原料,采用硫酸铵两段焙烧法提取铝土矿中的铝和铁,通过单因素试验研究了常压条件下硫酸铵焙烧铝土矿过程中低温段、高温段焙烧温度、低温段、高温段焙烧时间、铵矿比对铝土矿中氧化铝和氧化铁的提取率的影响.结果表明,粒度小于74 μm的铝土矿在铵矿比n=4,低温段焙烧温度300℃,焙烧时间60 min,高温段焙烧温度450℃,焙烧时间60 min的条件下,多次验证Al2O3的提取率均在98％以上,Fe2O3的提取率均在88％以上.使铝土矿中的铝、铁、硅得到了有效地分离.     

印尼某红土风化壳的可选性试验

为开发利用印尼某铁品位为49.42%、含镍0.44%的红土镍矿体顶部覆盖的风化壳,对其进行了还原焙烧—磁选工艺试验。结果表明:在还原剂用量为5%、焙烧温度为800℃、焙烧时间为15 min、焙烧矿水萃冷却后磨细至-0.074 mm占85%、磁场强度为96 k A/m条件下磁选,可获得铁品位为60.60%、回收率为91.60%的铁精矿,为该类型矿石的开发利用提供了依据。     

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。     

悬浮态磁化焙烧菱铁矿粉料试验研究

对粒度为40~60 μm的大西沟菱铁矿粉料进行悬浮磁化焙烧试验,研究了焙烧温度、焙烧时间和焙烧气氛对焙烧产品质量的影响规律。结果表明：温度是焙烧的主要影响因素,焙烧温度越高,达到最佳焙烧效果所需的时间越短。随着焙烧气氛中氧含量的增加,焙烧产品将因氧化而导致质量逐渐变差。在菱铁矿完全分解之前,FeCO₃的分解程度是焙烧效果的主要影响因素,延长焙烧时间对提高焙烧产品质量有利;在菱铁矿完全分解之后,氧化程度是焙烧效果的主要影响因素,延长焙烧时间会使焙烧产品质量下降。大西沟菱铁矿粉料在氧含量为1.05%的弱氧化气氛中于800 ℃或850 ℃下悬浮磁化焙烧1 min,可获得磁选精矿铁品位不低于58.21%、铁回收率不小于79.39%的焙烧产品。     

微波焙烧对钢铁行业含锌冶金尘泥锌铁分离的影响

为实现钢铁行业含锌冶金尘泥绿色环保高效的资源化利用,对铁含量为30.38%、锌含量为4.79%的含锌冶金尘泥进行微波还原焙烧-磁选分离试验研究。试验结果表明,含锌冶金尘泥未焙烧直接磁选以及常规马弗炉还原焙烧-磁选的方式均难以较好实现含锌冶金尘泥中锌铁的有效分离;采用微波马弗炉还原焙烧-磁选的方式,在微波焙烧温度为700 ℃、焙烧时间为15 min、磁场强度为150 mT等试验条件下,磁选的精矿指标:铁回收率为88.67%、铁含量为57.84%、锌含量为2.73%,磁选的尾矿指标:锌回收率为61.72%、锌含量为9.85%、铁含量为9.54%,锌铁分离效果较好。磁选产物中精矿的物相主要以单质Fe为主,尾矿的物相主要以SiO2与ZnO为主。     

不同气氛下煤灰中铁含量对灰熔融特性影响研究

为研究不同气氛下煤灰中铁含量对灰熔融特性的影响规律,配制相应模拟气氛进行灰熔融温度测试,测试气氛包括国标封碳法、燃煤锅炉氧化性模拟气氛和燃煤锅炉强还原性模拟气氛。以某电厂常用神混烟煤作为研究对象的试验结果表明:不同气氛下的该类型烟煤灰熔融特性有较大差异,而差异性与灰成分中氧化铁的含量有较大关系,随着氧化铁含量升高,强还原性气氛下熔融温度下降明显,而氧化性气氛下灰熔融温度有所升高。经数据拟合得出氧化性气氛与还原性气氛神混烟煤类煤灰软化温度差值与灰中氧化铁含量的函数关系:y=-0.110 9x~2+12.84x-43,可将其作为对灰熔融温度常规预测模型的补充。