褐铁矿磁化焙烧选矿技术(酒钢粉矿悬浮磁化焙烧) 悬浮磁化焙烧菱铁矿粉的试验研究:& nbsp& nbsp目前我国菱铁矿探明储量为18.34亿吨，但整体利用率不足10%。 开发新技术解决菱铁矿资源的大规模工业利用问题，对于提高我国铁矿石自给率，缓解我国铁矿石资源短缺压力具有重要的现实意义。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp菱铁矿的主要成分是FeCO3。在一定条件下，焙烧可以生成磁性很强的氧化铁Fe3O4和γ-Fe2O3。磁选后，可获得符合冶金要求的精矿。 目前菱铁矿磁化焙烧主要有竖炉法和回转窑法。 由于这两种工艺都采用堆垛型煤焙烧的方式，存在焙烧时间长、产量小、效率低、能耗高等缺点，制约了其大规模工业化应用。 磁化焙烧是近年来提出的一项新技术，其特点是将菱铁矿粉在悬浮状态下进行焙烧。它具有气固接触面积大、传热传质和反应速度快等优点。可以缩短焙烧时间，提高热效率，降低能耗，从根本上解决竖炉、回转窑焙烧过程中的上述问题。 Xi建筑科技大学于2005年开始菱铁矿利用技术的研究，并在大量实验的基础上开发了菱铁矿粉悬浮磁化焙烧半工业实验装置。 利用实验室型悬浮磁化焙烧装置，研究了菱铁矿悬浮磁化焙烧过程中焙烧温度、焙烧时间和焙烧气氛对焙烧产品质量的影响，为半工业试验提供基础数据和参考。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp一、矿石样品:& nbsp；& nbsp& nbsp试验样品取自陕西省大西沟菱铁矿，菱铁矿含量为57%，铁品位为21.38%。 样品的矿物成分和化学多元素分析结果见表1和表2。 & nbsp1 & nbsp样品的矿物成分:& nbsp& nbsp& nbsp%矿物菱铁矿白云母应时其他含量5718232:2 & nbsp；矿石样品化学多元素分析结果:& nbsp& nbsp& nbsp%元素TFFEOFE 2O 3 SiO 2 Al 2O 3 CAOMGOKNA含量21.3814 . 1311.0736.8011.170 . 811.952 . 620.066:& nbsp；& nbsp& nbsp二。悬浮磁化焙烧 装置:& nbsp；& nbsp& nbsp如图1所示，实验实验室型悬浮磁化焙烧装置由气体分配系统、悬浮焙烧炉、温度控制系统和尾气处理系统四部分组成。 试验时，首先从加料口12加入矿样，然后缓慢打开阀门3，将气体从进气管引入炉内，调节阀门开度，使矿样在完全悬浮状态下焙烧。 该炉采用电加热方式，在炉体的加热区6设置有热电偶10。 温度控制系统11根据检测温度与设定温度的偏差实时调整加热功率，保证炉内温度稳定，控制精度为±0.5℃ 加料口上装有应时玻璃观察孔，用于观察炉内物料的悬浮情况。 焙烧后，物料从卸料口13卸入一个装满水的容器中进行冷却。 尾气从炉子的上部排出，由集尘器15净化，然后排放到环境中。 & nbsp& nbsp1 & nbsp磁化焙烧 装置:1-主进气管道；2-气体分配管道；3-调节阀；4-流量计；5-气体分配板；6-电加热区；7-刚玉管；8-悬浮焙烧区；9-耐火隔热层；10-热电偶；11-自动温度控制系统；12-进料口和观察孔；13-排放口；14-气体出口管道；15-灰尘收集装置；16-排气口:& nbsp& nbsp& nbsp三。 方法:& nbsp；& nbsp& nbsp实验主要考察了焙烧温度、焙烧时间和焙烧气氛对菱铁矿焙烧产品质量的影响。 焙烧温度范围为700 ~ 850℃；烘烤时间范围为1 ~ 15min；通过在纯N2中加入不同比例的空气体来控制焙烧气氛中的O2含量，使氧气的体积含量在0.21% ~ 21.00%之间变化(空气体的比例为1% ~ 100%)。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp实验采用粒度为40 ~ 60μ m的菱铁矿细粉，定时投料量为60g。 焙烧后的矿石通过水封冷却。 冷却后将焙烧矿磨至- 0.070mm (99.6%)细度，在磁场强度119.37 kA/m下对磁选管进行分析，以磁选管内精矿的铁品位和铁回收率来评价各种因素对焙烧产品质量的影响。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp四。测试结果及分析:& nbsp& nbsp& nbsp(1)焙炒温度和焙炒时间对焙炒产品质量的影响:& nbsp& nbsp& nbsp氮气中空气体含量固定为5%(氧含量为1.05%)，通过改变焙烧温度和焙烧时间，对菱铁矿细粉进行悬浮磁化焙烧。焙烧后磁精矿铁品位和铁回收率的变化分别见图2和图3。 & nbsp& nbsp2 & nbsp焙烧温度和时间对精矿铁品位的影响:■-700℃；◆-750℃;▲-800℃;▼-850℃& nbsp；& nbsp图3 & nbsp焙烧温度和时间对精矿铁回收率的影响:■-700℃；◆-750℃;▲-800℃;▼-850℃& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp从图2和图3可以看出，精矿的铁品位和铁回收率随焙烧温度和焙烧时间的变化呈现基本相同的变化规律。 在焙烧温度为700℃时，精矿铁品位和铁回收率随焙烧时间的延长而提高。焙烧温度为750℃时，精矿铁品位和铁回收率先升高后降低，焙烧7min时均达到最大值。然而，在800℃和850℃的焙烧温度下，精矿铁品位和铁回收率在焙烧时间为1min时达到最大值，然后随着焙烧时间的延长逐渐降低。 达到最佳烘焙效果所需的时间随着烘焙温度的升高而迅速缩短。当焙烧温度为800℃和850℃时，焙烧1min可达到精矿铁品位不低于58.21%，铁回收率不低于79.39%的焙烧效果。而回转窑或竖炉的焙烧时间往往需要几十甚至几个小时，可见悬浮焙烧大大提高了焙烧效率。 试验结果表明，750℃焙烧7min可获得最佳焙烧产品。此时磁选管精矿铁品位和铁回收率分别可达58.96%和80.32%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp菱铁矿的焙烧实际上伴随着FeCO3的分解和氧化两个反应过程。因此，可以从温度和时间对分解和氧化的影响来分析精矿指标的变化规律。 由于FeCO3的分解是一个强吸热反应，随着焙烧温度的升高，分解速度加快，分解时间迅速缩短。 当焙烧温度为700℃时，FeCO3的分解需要较长的时间，在15min的焙烧时间内，FeCO3的分解反应是主要反应。 此时，随着焙烧时间的延长，FeCO3的分解率逐渐增加，精矿铁品位和铁回收率不断提高。 焙烧温度为750℃时，FeCO3完全分解时间缩短至7min，7min内FeCO3分解反应为主要反应。在此期间，随着FeCO3的不断分解，精矿的铁品位和铁回收率逐渐提高。然而，7min后，氧化反应占主导地位。此时，随着焙烧时间的延长，焙烧矿中的强磁性Fe3O4和γ-Fe2O3逐渐被氧化成弱磁性α-Fe2O3，精矿铁品位和铁回收率逐渐下降。 当焙烧温度为800℃和850℃时，FeCO3可在1min内完全分解，焙烧过程以氧化反应为主。此时焙烧时间越长，氧化越严重，精矿铁品位和铁回收指标越差。 可以看出，虽然整个焙烧过程总是伴随着氧化，但在FeCO3完全分解之前，FeCO3的分解程度是影响焙烧产品质量的主要因素。此时延长焙烧时间有利于FeCO3的分解，精矿指标逐渐提高。但FeCO3完全分解后，氧化程度成为影响焙烧产品质量的主要因素。此时焙烧时间越长，氧化越严重，精矿指标越差。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp因为焙烧温度不仅决定了达到最佳焙烧效果所需的时间，而且对氧化有直接影响，所以是菱铁矿焙烧最重要的影响因素。 如图2和图3所示，虽然提高温度有利于缩短焙烧时间，但也会加剧氧化，导致精矿铁品位和铁回收率降低。 特别是当温度高于800℃时，铁回收率下降更明显。 因此，悬浮磁化焙烧菱铁矿时，需要根据具体情况确定合适的焙烧温度。 此外，还发现菱铁矿粉在950℃以上焙烧时会发生烧结和团聚 在生产中，烧结会导致反应器结垢和堵塞，严重时会影响正常生产。 因此，综合考虑焙烧效果和焙烧时间，菱铁矿悬浮磁化焙烧最适宜的温度范围应控制在750 ~ 800℃之间，操作中应严格控制物料在反应器中的停留时间，避免过烧，尽量减少氧化对产品质量的不利影响。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(二)焙烧气氛的影响 焙烧产品的质量:& nbsp；& nbsp& nbsp焙烧温度固定在750℃，焙烧时间为5min。在纯N2中加入1%、5%、10%、15%和100%的空气体(氧含量0.21% ~ 21.0%)进行焙烧实验。焙烧后磁精矿的质量指标变化如图4所示。 & nbsp& nbsp图4 & nbsp烘焙气氛的影响 烘焙产品的质量:◆-精矿铁品位；▲-精矿铁回收率:& nbsp& nbsp& nbsp从图4可以看出，随着氮气中空气体含量的增加，精矿铁品位和铁回收率逐渐降低，说明随着氧含量的增加，氧化对焙烧产品质量的影响逐渐严重。 回转窑或竖炉焙烧菱铁矿时，由于物料堆积，氧化气体在堆内的流动和扩散速度较慢，所以氧化多发生在堆的表面。而且，当砌块材料被氧化时，表面会形成一层氧化层，从而保护砌块内部不被氧化。 但在悬浮状态下，菱铁矿颗粒与气体充分接触，气固接触面积大，传热传质和反应速率快，既提高了焙烧效率，又加剧了氧化。焙烧温度越高或焙烧气氛中氧气含量越高，这种影响越明显。 因此，悬浮磁化焙烧菱铁矿时，必须严格控制焙烧气氛中的氧含量。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp从图4中还可以看出，虽然焙烧气氛中氧含量增加会使焙烧菱铁矿产品质量变差，但当氧含量从0.21%增加到2.10% (空气体含量从1%增加到10%)时，铁精矿品位和铁回收率仅分别下降0.73和0.96个百分点，说明氧含量在2.10%以内较弱。 因此，在菱铁矿悬浮磁化焙烧的半工业试验和生产中，为了获得高质量的焙烧产品，可以通过控制风煤比将氧含量控制在2.10%以内，使菱铁矿处于还原性、中性或弱氧化性气氛中，以减弱氧化。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp五、结论:& nbsp& nbsp& nbsp(1)悬浮磁化焙烧与回转窑或竖炉相比，焙烧效率更高。 将粒度为40～60 μm的大西沟菱铁矿在氧含量为1.05%的弱氧化气氛中，于800℃或850℃悬浮焙烧1min，可获得磁选精矿铁品位> 58.21%、铁回收率> 79.39%的焙烧产品。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(2)温度是菱铁矿焙烧最重要的影响因素。提高烘焙温度可以大大缩短达到最佳烘焙效果所需的时间。 焙烧气氛中的氧含量越高或焙烧时间越长，氧化越严重。提高焙烧温度也会加剧氧化。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)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，延长焙烧时间有利于提高焙烧产品的质量；菱铁矿完全分解后，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变差。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(4)菱铁矿悬浮磁化焙烧半工业试验生产中，为获得高质量的焙烧产品，焙烧温度应控制在750 ~ 800℃之间，焙烧气氛中氧含量应低于2.10%，并严格控制焙烧时间。
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