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——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。     

磁化焙烧产品氧化动力学研究

针对磁化焙烧后的氧化反应过程开展了研究,利用 TGA、SEM 检测技术对酒钢选矿厂综合尾矿磁化焙 烧产品的氧化过程反应机制进行分析,并结合模型匹配法对氧化动力学参数进行求解。 结果表明:磁化焙烧产品在 氧化过程中,适当地增加氧化反应的温度,可以明显加快氧化反应的速率,减少磁化焙烧产品被氧化所需的时间,但 过高的温度会导致磁化焙烧产品过氧化。 氧化反应动力学的最佳机理函数为二维扩散模型(Valensi) G(α) = α + (1 - α)ln(1 - α) ,其表观活化能 E 为 5. 16 kJ / mol,指前因子 A 为 14. 73 min-1。 磁化焙烧产品中的微裂纹可为 O2 气体 提供向内扩散的通道,其氧化过程的反应限制环节为 O2 气体在颗粒表面及缝隙表面的二维扩散。     

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。     

贵州某褐铁矿磁化焙烧—磁选试验

贵州某褐铁矿石为低硫磷褐铁矿石,铁品位为47.14%,铁矿物主要有褐铁矿,纤铁矿、硬锰矿、软锰矿、黄铁矿少量,褐铁矿呈不规则胶状、土状分布,与脉石矿物共生关系密切,磨矿过程不仅难以实现有用矿物与脉石矿物的有效分离,而且容易泥化,因而直接强磁选或重选均难以获得理想的分选指标。为解决该褐铁矿石资源的开发利用问题,采用磁化焙烧—磁选工艺对该矿石进行了选矿试验。结果表明,在无烟煤(2~0 mm)与矿样(3~0 mm)质量比为5%,焙烧温度为850℃,保温时间为40 min,焙烧产物的磨矿细度为-0.074 mm占97.5%,中磁选磁场强度为218.95 kA/m情况下,可获得铁品位为66.23%、铁回收率为97.53%的铁精矿。     

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。     

低品位褐铁矿制粒—气基磁化焙烧研究

针对某铁品位为30.16%低品位褐铁矿,采用制粒—气基磁化焙烧—磁选工艺进行了试验研究。结果表明,对小球粒度为5～2 mm,混合气体CO、CO2、N2体积比为1∶2∶2,磁化焙烧料层厚度200 mm,焙烧温度为725℃,保温时间为10 min的磁化焙烧产品进行磨选试验,在磨矿细度为-0.074 mm占85%、弱磁选磁场强度为100 kA/m情况下,可以获得铁品位为59.78%、铁回收率达86.19%的弱磁精矿。     

褐铁矿磁化焙烧过程回转窑内温度场数值模拟

回转窑是一种重要的加热用工业大型设备,测定和计算其内部的热量、温度分布对于合理设计转窑以及运行过程中物料的流量、加热温度等工艺参数的设定,以期达到节省能源的目的具有重要意义。本文分析了褐铁矿在回转窑内部还原焙烧过程中热量、燃气温度、物料温度、窑壁温度随窑长的变化,计算结果与测定结果较一致,对于理解热量以及温度的分布规律,合理安排烟气燃烧和物料分布的工艺参数具有一定意义。     

菱褐铁矿回转窑磁化焙烧技术研究现状

介绍了回转窑磁化焙烧工艺技术的实验室试验、半工业试验、工业试验研究过程以及取得的成果.长沙矿冶研究院开发的大型回转窑磁化焙烧技术与成套装备在处理中低品位菱、褐铁矿的工业试验中取得了圆满成功,同时在此过程中应用了多项先进技术,生产顺畅,产品品质高,获得了较好的经济效益和社会效益,为综合回收处理中低品位菱、褐铁矿提供了良好的途径.     

山东某褐铁矿磁化焙烧-磁选试验研究

对山东某褐铁矿进行了磁化焙烧-磁选试验。在工艺矿物学研究的基础上, 对该矿进行了不同粒度预选试验和焙烧、磁选分选试验, 并进行了多流程对比试验; 开发出了适合该矿的选矿工艺流程, 在原矿TFe品位31.31%条件下, 采用预选-焙烧-弱磁选-磨矿-弱磁选工艺, 取得了精矿产率49.69%、TFe品位59.48%、回收率94.40%的指标。     

褐铁矿粉磁化焙烧的实验与模拟研究

针对脱水后的多孔褐铁矿, 利用同步热分析仪研究了CO在823~873 K之间还原褐铁矿的过程, 利用传热、传质与化学反应耦合的动力学模型模拟了微粉磁化焙烧的过程, 同时还模拟了孔隙率对焙烧反应的影响。实验结果表明, 细颗粒所需的反应活化能更低且反应时间明显缩短。数值计算结果表明, 当环境CO浓度由1 mol/m³增大到3 mol/m³时, 褐铁矿磁化还原时间减少了73%; 褐铁矿颗粒粒径越大, 气体越难进入到颗粒内部; 模拟和实验结果表明, 425 μm粗颗粒磁化焙烧所需时间约为75 μm颗粒的2.5倍。     

单颗粒褐铁矿气基磁化焙烧过程的还原模型

针对褐铁矿磁化焙烧过程中,单颗粒氧化铁还原机理认识难的复杂问题,建立了基于多孔介质模 型的一维非稳态还原模型。通过数值计算,开展了不同温度、CO浓度及不同初始孔隙率影响下的 褐铁矿还原度的研究。研究表明,随机孔模型能很好地应用于还原模型,多孔介质孔道内气体传 输特性对反应有一定的影响,粒径为100 μm的颗粒在800 ℃下完全还原仅需18 s左右。     

国外某褐铁矿石磁化焙烧—磨矿—弱磁选试验

国外某褐铁矿石铁品位为54.12%,褐铁矿多呈疏松、多孔的胶状分布,少部分呈块状或鲕状分布。采用单一浮选和重选工艺不能获得合格铁精矿。为给该矿石开发利用提供依据,进行了磁化焙烧—磨矿—磁选试验,考察了焙烧温度、焙烧时间、烟煤用量、磨矿细度、磁场强度对精矿指标的影响。结果表明:在烟煤用量为15%、焙烧温度为850℃、焙烧时间为60 min,焙烧产品自然冷却后经球磨磨细至-0.074 mm占90%,在磁场强度为160 k A/m条件下弱磁选,可获得铁品位为64.65%、回收率为86.05%的精矿。     

低品位褐铁矿制粒一气基磁化焙烧研究

针对某铁品位为30．16％低品位褐铁矿,采用制粒-气基磁化焙烧-磁选工艺进行了试验研究。结果表明,对小球粒度为5～2mm,混合气体CO、CO2、N2体积比为1：2：2,磁化焙烧料层厚度200mm,焙烧温度为725℃,保温时间为10min的磁化焙烧产品进行磨选试验,在磨矿细度为-0．074mm占85％、弱磁选磁场强度为100kA／m情况下,可以获得铁品位为59．78％、铁回收率达86．19％的弱磁精矿。     

褐铁矿颗粒的CO磁化焙烧还原特性研究

针对包头固阳褐铁矿磁化焙烧过程中含有丰富孔隙结构的特点, 采用氮气吸附法在77 K 下对-0.074 mm褐铁矿粉进行了吸附-脱附等温线测定, 研究了其孔径分布、比表面积等孔结构变化, 计算得到其脱水矿的体积比表面积为1.152×10⁸ m²/m³。在此基础上, 考虑到还原气体浓度、化学反应和孔隙结构变化对褐铁矿颗粒磁化焙烧过程的影响, 提出了传热、传质与孔隙变化的耦合动力学模型, 以模拟褐铁矿颗粒在773～873 K温度区间下的磁化焙烧过程。通过数值计算得到颗粒在不同温度下的还原度随时间的变化, 同时模拟了一氧化碳在颗粒内部的浓度分布变化, 颗粒粒度为-74 μm, 873 K下, CO浓度为10％时, 还原度达到1时所需时间为80 s。     

固阳褐铁矿磁化焙烧-磁选扩大实验研究

针对铁品位32.79%、磁性率(FeO/TFe)5.49%的固阳难选褐铁矿, 进行了回转窑磁化焙烧-磁选扩大实验。采用SEM和XRD对原矿物性结构及成分以及磁化焙烧过程中的物相演变进行了分析。通过单因素实验和正交实验确定了最佳工艺指标以及不同因素对实验结果的影响程度。结果表明, 原矿在焙烧温度750 ℃、配煤量7%、焙烧时间40 min条件下焙烧, 所得焙烧矿通过阶段磨矿、阶段磁选可获得铁品位61.62%、铁回收率82.54%的铁精矿。     

包子铺褐铁矿石微波悬浮磁化焙烧技术研究

针对包子铺褐铁矿石进行了微波悬浮磁化焙烧试验研究。结果表明,原矿铁品位为32.89%,赤、褐铁中铁分布率为98.45%,主要杂质Si O2含量为33.88%,有害元素P含量为1.22%。条件试验确定的微波悬浮磁化焙烧条件为:焙烧温度500℃、焙烧时间5 min、微波功率550 W、CO体积分数20%。将焙烧产品磨至-0.045 mm占74.47%,再进行弱磁选(磁场强度120 k A/m),可获得铁品位为58.05%、回收率为90.24%的铁精矿产品。通过化学多元素分析、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分析发现,通过微波磁化焙烧,原矿中的赤、褐铁矿转化为磁铁矿,矿石的饱和磁化强度及比磁化系数得到显著增强,可以通过磁选有效回收铁矿物。     

磁化焙烧某赤褐铁矿选矿工艺试验

以某赤褐铁矿为研究对象,根据赤褐铁矿的矿石特性,采用还原焙烧—磁选工艺对其进行了试验研究。结果表明:还原焙烧—磁选工艺可有效地富集该赤褐铁矿中的铁,最终得到了铁品位为55.77%、回收率为85.48%的铁精矿。     

湖南某褐铁矿磁化焙烧-磁选试验

以湖南某地隐晶质胶状结构为主的低硫磷褐铁矿样为对象,进行了磁化焙烧及磨选工艺技术条件研究。试验确定的适宜工艺技术条件为：造球用矿样粒度为-0.074 mm占35%、还原煤添加量为矿样质量的10%,适宜的焙烧温度为800 ℃、焙烧时间为80 min,焙烧产物碎磨细度为-0.045 mm占80%、弱磁选磁场强度为90 kA/m,经1粗1精弱磁选,最终可获得铁品位为58.83%、铁回收率为81.19%的弱磁选精矿。