弱磁性铁矿的磁化焙烧工艺介绍

1、弱磁性铁矿的磁化焙烧工艺介绍磁化焙烧杲利用一定養件在高溢下将弱鹼性矿物（包JS赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和黄铁矿)转变成强磁性矿物(如磁铁矿或假象赤铁矿的工艺流程。经过磁化焙烧处理后的铁矿石.成为人工磁铁矿，可以用弱磁选机选别其特点在于选别流程简单，分选效果好W我国在焙烧磁选实践中，对强化焙烧磁选工艺、焙烧设备的设计和改进、处理复杂铁矿石的磁化焙烧和粉矿石的焙烧工艺方面，做了很多的试验研究工作，在技术上有独到的一面。总的来说，焙烧磁选法是比较成熟的工艺。除了能将弱磁性矿物转变为强磁性矿物.铁矿石进行磁化焙烧还能得到如下效杲,排除矿石中的气体和结晶水，例如对于褐铁矿和菱铁矿来说，焙烧产物疏松多孔、孔

2、隙率大增，正是因为焙烧能够除去水和二氧化碳这不但对分选有利，对后续廊矿和高炉冶炼也有好处；(1) 从矿石中排除有害元素，例如矿石中若含有硫和碎等有害杂质，通过磁化焙烧都能变成气体从矿石中排出；(2) 使矿石结构疏松，性质变脆，利于后续的破碎磨矿.降低破碎和磨矿成本，提离作业效率磁化焙烧按照所处理的矿石性质的不同.可以采用不同的气级，包括还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、还原氧化焙烧和氧化还原焙烧.(1) 还原焙烧.在还原气氛下进行，采用的还原剂通常有C、CO、H2.这种焙烧适用于赤铁矿(FsO3)和褐铁矿(Fc2Oj3H2O)对赤铁矿，是矿石升温到570C以上，将赤铁矿还原为磁铁矿，其反应如下：3

3、Fe2O3+C=2Fe3O4+COf(1-1)3Fe2O3+CO=2Fc3O4+CO2T(1-2)3Fe2O3+H2=2FC3O4十H2Ot(1-3)褐铁矿在加热过程中，将首先排除结晶水，变成不含水的赤铁矿，而后按照上述还原反应进行(2) 中性焙烧.一般用于焙烧菱铁矿、菱镁铁矿等碳酸盐矿物，以及菱铁矿与赤褐铁矿的比值大于1(FeCOs：Fe3O4>l)的多铁矿物铁矿石.为保持中性气氛，焙烧时一般不通入空气.加热到3007009时，菱铁矿会发生如下反应：3FcCO3=2FejO4+2C0：+COt(1-4)(3) 氧化焙烧。主娶针对黄铁矿(FeS2),其在氧化气氛下短时间焙烧,首先会被氧化

4、成磁黄铁矿；延长焙烧时间，磁黄铁矿又会转变成磁铁矿，相关的反应如下：7FeS2+6O2=Fe7Sg6S0if（1-5）3Fe7S8+3802=3Fc3O44-2C0z+24SOjT16）（4）还原氣化焙烧由还原焙烧或中性焙烧所得到的磁铁矿，在无氧的气氛中冷却至20（M00C后，与空气接触，令其自然冷却，在冷却过程中.破铁矿逐步氧化为同样为强磁性的假象赤铁矿，即Y-FeA-该工艺的优势在于,可以利用磁铁矿氧化为假象赤铁矿的反应放出的热量加热待焙烧矿石，从而降低整个流程的燃料消耗。（5）氧化还原焙烧。与上面的中性焙烧相反，若铁矿物中菱铁矿与赤褐铁矿的比值小于1（FeC6：FesO.Vl）,可以采用

5、氧化还原焙烧流程，即先将菱铁矿在氧化气氛下加热变成FsOj,然后再共同还原焙烧，得到磁铁矿.决定矿石采用何种焙烧方法往往需要根据矿石性质通过试验研究来确定.在我国，目前还原培烧工艺应用较多.此外，焙烧工艺不仅在铁矿行业发挥着重要作用，也可以应用于其他矿产资源的开发利用，如菱铉矿的硫酸钱焙烧卩叭红土银矿的氯化焙烧【坷、石煤提机的氧化培烧卜叭高硫铝土矿的焙烧脱硫声】，以及加碱焙烧制备高纯石墨I殉等.对焙烧原理和过程的深入分析研究，不但有利于难选铁矿石的利用，对其他矿物的综合利用也有很大帮助.磁化焙烧工艺的主要影响因素磁化还原焙烧是一个复杂的物理化学反应，整个焙烧过程由加热、还原、冷却三个环节组成，

6、这三个环节是相互联系有相互影响的，其中最为重要的一个环节是还原。从反应动力学角度国】来看，其还原反应可以按照未反应核心模型（缩核模型）进行分析.结合文献【弘5气可以认为赤铁矿还原焙烧生成磁铁矿的反应主要经历以下环节：（1）矿物颗粒在热的还原气氛下被加热：<2）达到反应温度时，CO向赤铁矿表面扩散、吸附，与表面赤铁矿反应.生成磁铁矿FeQd及C6；（3）CO在表面继续吸附，外层的Fc"和电子通过晶格的空位向内层Fs6扩散，经过晶格重建，转变成磁铁矿Fc3O4;而内层0向外层扩敬，与CO作用生成C6而不断脱去；（4前一过程深入进行，反应不断向内层推进，最终颗粒完全被还原.生成雄铁矿

7、颗粒.总的来说，氧化铁矿物的还原，是CO与氧化铁矿物表面发生还原反应，并通过Fe'Y包括电子）和O2在还原产物的晶体内的扩敵迁移进行的.这个过程是在磁铁矿与赤铁矿紧密连着的矿物层由外向内进行的卩刀这几个环节的逬行和矿石的恃性、还原剂的特性及稳定有着密切的关系。因此，对于具体的矿石性质、具体的还原剂种类以及还原设备的选用都需要经过试验确定.（1）矿石特性对还原焙烧的形响；矿石特性主要指矿石的物质组成、矿石的粒度组成和脉石矿物的成分。矿石的物质组成对还原焙烧的彫响：含赤铁矿的矿石，由于其结构不同,还原性能也有很大区别，例如石英质赤铁矿，有些呈层状结构，在加热过程中赤铁矿和石英由于膨胀变化不

8、同而出现裂缝；矿石结构星致密块状、価状和结核状的，其还原性能较差：褐铁矿在加热至14XFC时，结晶水开始挥发，从而使矿石变的疏松多孔，有利于提髙还原速度'菱铁矿加热到350C之后，会分解产生CO和C6气体，这样一方面増加了矿石的气孔率，另一方面分解出的CO又能提高还原气氛，有利于还原过程的进行,b矿石粒度对还原焙烧也有很大影响：主要影响还原均匀性矿粒越大.还原温度约高，还原时间越长，这种还原不均匀性就越显著，c.脉石矿物的成分对还原焙烧的影响：石英是一种常见的脉石矿物，其在57CTC时会转变为BSi6,吸收一部分热最（2510J/mol）,并有2%的线膨胀$在8709或更高温度下转变为

9、体积更大的鳞石英，这有助于矿石在加热过程中的爆裂.从而能侈加快还原速度，减少焙烧矿表层和内部的不均匀性；若还原温度再高，90CTC时石英与赤铁矿发生反应，生产低熔点（1205*0的硅酸铁（FezSiOJ.其磁性很弱，影响磁选回收率，因此焙烧温度也不能太高.（2）温度对还原焙烧的形响；还原培烧是在高温下进行.温度的变化对还原焙烧起决定性作用.图15表示还原温度对钱氧化物转变过程的影响，即“铁氧系状态平衡图”.图中横坐标是铁的氧化物中0与用的百分含量，纵坐标表示矿石的加热温度。赤铁矿（FsOa）的含量为30%.图中AB线是赤铁矿逐渐升温的过程;BC线是赤铁矿的第一步还原过程；C-F线是在中性气氛下

10、生成的磁铁矿逐步冷却，量终得到磁铁矿：C-H线是570X?以上时磁铁矿在氧化气氛下冷却，生600570400MBA成a-Fe2O3；DE线表示400以下时磁铁矿会氧化冷却最终生成y.F<205（强磁性）；CK线是磁铁矿过还原生成FeO（富氏体）失去確性；CM线则是直接还原生成铁单质（海绵铁）阿表15铁氧化物的特性总结Table1-5Thecharacteristicsofironoxides分子式俗称晶体晶格常数/入磁性Fc3O4磁铁矿立方晶系8.4强磁性Y-FC2O3假象赤铁矿立方晶系8.4强磁性a-Fe2C>3赤铁矿菱形晶系5.42弱磁性FeO富氏体立方晶系弱磁性2000797

11、87776757473727170刀282930w(oy%铁氧化物中Fe及O的含量图15铁氧系状态平衔图刚Fig.1-5Fe-0elementsstatebalancedgraph的（3）还原剂成分对还原焙烧的影响.常用还原剂分为气态还原剂和固态还原剂J,工业上使用的气体还原剂主要是煤气和天然气；试验室常用H2、CO或者固体还原剂煤粉磁化焙烧工艺的发展历程焙烧磁选法是处理红铁矿应用较早的方法之一.在早期，由于浮选法尚未得到应用.铁矿选别工艺仅有重选、磁选等单一选别工艺.对赤铁矿则只能采用还原焙烧丁艺进行冋收.健国在二+世纪二+年代陆续建成+务个竖炉焙烧和磁选厂用于处理以褐铁矿、菱铁矿为主的红铁

12、矿，并且在当时取得了比重选更为理想的选别指标1928年起，前苏联开始进行红铁矿焙烧磁选的试验研究，并在六十年代初在西伯利亚中部地区建立了一座年处理规模为原矿900万吨的焙烧磁选厂，该厂采用30台3600mm.长50米的大型回转窑用于磁化焙烧，但是其生产成本过高，并未得到推广法国洛林（Lorraine）地区有丰富的Si状赤褐铁矿资源，为充分利用资源，在1962年，法国开始采用多段沸腾炉进行鲫状赤褐铁矿焙烧一磁选的中试试验及工业试验，结论是该工艺分选效果较好，但热耗较大，最终该工艺也没有在工业上得到应用削.我国第一座竖炉焙烧一磁选厂是在1926年在鞍山开始建设,后来随着鞍钢烧结总厂恢复.扩建，我国

13、发展出了“竖炉焙烧一磁选工艺”，产生了“鞍山式竖炉”这一焙烧炉型，后来被我国众多选矿厂采用：酒钢集团在六十年代初建立一座竖炉培烧一磁选厂：七十年代枝钢齐大山选厂二期及重庆萦江选厂得到推广应用了培烧一磁选工艺在我国，还原焙烧一磁选工艺同样存在着生产成本较高、投资较大、粉矿难于处理等缺点后来随着强磁与阴离子反浮选工艺的联合应用，出现了“连续磨矿、弱磁一强磁一阴离子反浮选工艺”，“阶段磨矿、粗细分选、重选一磁选一阴离子反浮选工艺，“阶段磨矿、粗细分选、磁选一重选一阴离子反浮选工艺”等三大工艺。以上三大工艺的应用有效的代替了焙烧一磁选工艺及其不足之处.目前各大型选矿厂中，仅有酒钢集团选矿厂针对其镜铁矿、（镁）菱铁矿含就高，并有少量赤铁矿和褐铁矿的原矿性质，依然采用枝山式竖炉进行焙烧一磁选.但是，某些难于用上述工艺处理的赤铁矿用焙烧一磁选工艺处理仍然是一种有效方法1旳尤其考虑到目前我国钢铁产业蓬勃发展、而铁矿石原料却受制于人的现实下，绽续对该工艺进行完善，使其早日应用于我国难选铁矿资源，就显得十分重要.随着我国经济和社会的发展，钢铁产业获得了良