科技成果-用微波还原弱磁性铁矿物制取铁精矿的方法

科技成果——用微波还原弱磁性铁矿物制取铁

精矿的方法成果简介我国铁矿资源以低品位共生铁矿居多，矿石中强磁性的磁铁矿和弱磁性的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿以及含铁硅酸盐等脉石矿物常常共生在一起。此外，大量的含铁工业废料中，铁主要也是以弱磁性铁矿物的形式存在，是一种宝贵的二次铁矿资源。例如我国每年排出硫铁矿烧渣近千万吨，其中一般含有30%-50%的铁；我国氧化铝厂每年排放赤泥180万吨以上，其中含铁23%-27%。大量的含铁工业废料如不及时处理利用，不仅挤占土地、污染与破坏生态环境、引发各种地质灾害，还会造成资源的浪费。用微波加热矿物是近年来微波应用的新发展方向。微波通过在矿物内部的能量耗散加热矿物，具有快速高效，比传统方法快15-20倍，省电节能达50%-80%，环保和操作方便等优点。微波能可以使矿物的原子和分子发生高速振动，从而为矿物发生化学反应创造出更为有利的热力学条件，使反应所需温度降低。在微波场中不同矿物的微波吸收性能不同，升温性能也不同。大多数重金属氧化物属于高活性物质，在微波场中的升温速率非常快，能被微波能量加热；而石英和方解石等脉石矿物是微波透过体，属于惰性物质，不能被微波加热。利用微波这种有选择性地通过物体内部原子和分子发生高速振动来加热矿物的方式，可以消除传统加热过程中热源通过热辐射由表及里的热传导方式带来的“冷中心”问题，同时由于不同矿物之间的热膨胀系数不同，在晶格间应力的作用下，不同矿物更容易在晶界断裂单体解离，有利于后续的分选过程。美国已成功地将微波碳热还原高品位铁矿石制备海绵铁工艺应用于生产，据报导所用还原剂为吸波性能较好的焦炭或木炭。但对低品位铁矿，因其含有大量不吸收微波的脉石矿物，会影响微波加热的升温速度和还原反应效率，若用微波碳热还原工艺会消耗大量的焦炭或木炭，导致成本过高。本项目针对现行碳热还原工艺存在的不足，提供一种实用用微波还原弱磁性铁矿物制取铁精矿的方法，它无需用碳作为还原剂和热源因而没有碳的消耗和由此产生的co2对环境的污染，生产成本低，特别适于铁品位为15-45%的难选低品位红铁矿和含铁工业废料中弱磁性铁矿物的磁化改性，再用弱磁选机磁选获得高品质铁精矿。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：利用微波具有通过物体内部原子和分子发生高速振动的方式，选择性加热能够吸收微波的矿物之特点，以微波场中升温极快的铁粉或铁泥代替碳作为还原剂，铁粉或铁泥同时也是促进剂，通过微波磁化还原焙烧，使难选低品位红铁矿和含铁工业废料中的弱磁性铁矿物还原为磁铁矿，再用弱磁选机磁选获得高品质合格铁精矿。与传统的碳热还原技术相比，本发明的有益效果在于：（1）用废铁粉或铁泥作还原剂，用弱磁选可将其作为铁精矿回收，可变废为宝，没有还原剂的消耗、过程清洁、成本大幅度降低；而且由于铁粉或铁泥在微波场中升温极快，对高温还原反应具有促进作用。（2）由于微波仅选择性加热铁矿物，导致铁矿物和脉石矿物热膨胀系数不同，在晶格间应力的作用下，铁矿物更容易在晶界断裂单体解离，有利于后续的磁选回收富集。（3）微波焙烧不仅可降低磁化还原反应的活化能，而且因其可选择性地加热铁矿物，不需要象碳热还原那样将整个物料加热至600-800°C的高温，还原反应效率高，可显著降低过程所需的能耗。实验表明：将同样二份1kg的红铁矿粉，一份用焦炭作还原剂，在4kW的马弗炉中还原焙烧，另一份用废铁粉作还原剂，在频率2450MHz、功率1.3kW的微波炉中还原焙烧6分钟，还原剂加入量均为处理物料的20%，后者在6分钟内可将98%的弱磁性铁矿物还原为强磁性的磁铁矿，而前者50分钟内弱磁性铁矿物的还原率不到60%，本发明所处理的弱磁性铁矿物物料含铁品位为15-45%，得到的铁精矿其铁品位大于60%，回收率大于80%。（4）突破传统工