关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究

关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究
摘要：
针对我国每年数亿吨“收之不能、弃之可惜”的低品位难选强磁精矿、中矿和伴生弱磁性铁物料难以分选和利用问题，近年来，开发出了数以秒计的闪速磁化焙烧新技术，为直接处理细粒粉状铁物料开辟了新的有效利用途径，并在闪速磁亿焙烧还原工艺和前期工程技术技术等方面做了许多开拓性的研究工作。

选择新疆哈密金矿选冶厂铁矿粉粉料，研究应用闪速磁化焙烧技术处理后的物料性质。

推广闪速磁化焙烧技术。

关键词：细粒铁焙烧试验性质
一、矿产资源利用存在问题
我国是世界上矿种较齐全，部分矿产储量相当丰富的少数几个国家之一。

虽然我国矿产资源总量丰富，但人均占有量却只有世界平均水平的58％，排在世赛第53位。

我国的优势矿产主要是用量不大的矿种，而用量大的矿产储量却相对不足，结构性矛盾突出：且贫矿资源比重偏大，经济可利用的资源储量少；资源分布与生产力布局不匹配。

1．矿产资源供需前景不容乐观
我国已经成为矿产资源开发利用的大国 2006年，我国钢、煤炎及10种有色金属、水泥、化肥等产品的产量居世界第一位，虽然我国
矿产资源消费总量很大，但人均水平不高。

与需求快速增加相反的是，国内矿产资源的保障程度在下降。

一方面，国家经济建设所需要的大宗支柱性矿产，如石油、铁矿石、铜、铬铁矿、钾盐等，供需缺口越来越大，进口量逐年攀升，另一方面，矿产资源对经济发展的支持力度，已经从过去的基础保障供给到难以满足需要。

2．资源浪费
虽然国家在资源节约和矿山环境保护方面，做出了很大的努力，并取得了明铁收率为86.57％～82．51%的弱磁选精矿。

因物料性质复杂难选（且矿石中镁、锰含量较高)，即使是通过焙烧磁选工艺，其铁精矿品位仍然只有55%～56％(试验室结果略高一点，可达57％～58%）这点可用矿样研究文献和多年的生产实践结果来验证。

验结果表明，对中矿(JZ）物料粒级为0.30~0 mm,在弱还原气氛和流态。

化焙烧条件下，通过“加入即出”(3 See～5 see)至60 see 不同时间的磁化焙烧处理0同样实现了难选复杂中矿铁物料闪速磁化，得到了磁性产品产率为55．56％~63．56%，铁品位55.06%~55.89%,铁作业t收率为76．64%～81．66％|的弱磁选精矿，表明复杂中矿粉料的磁化焙烧同样可以实现闪速化，自主设汁具有知识产权的热态闪速磁化焙烧试验装置是成功的。

将铁物料进行闪速磁化焙烧的条件试验表明，在投料时分布板温度从650℃～800℃，CO的体积含量从4．5％～0％的范围内，闪速磁化焙烧的效果较好。

焙烧矿磁性产品的铁收率随分布板温度的升高而提高，提高的幅度先大后小：当分布板温度从650℃升高到740℃时，
铁收率提高10％～l2%，而当分布板温度从740℃升高到800℃时，铁收率提高4％～6％。

铁收率随还原反应气氛中CO的含量降低而提高，在分布板温度740℃时投料，C0的含量为4.5%~3．2％，此时的铁收率仅(51．7%～6609％)而CO的含量为0．6％~0％时，铁收率达到72．38％～79.43％，升高幅度达到11~13个百分点。

物料在“加入即出”到60 see的磁化焙烧时闻内，铁收率总的趋势是增加的，一般为3~5个百分点，初步表明，收率增加幅度的显著性并没有分布板温度和CO的含量影响大，表明物料的磁化焙烧过程主要是通过投料后的“闪速时段”完成转化的，磁化反应前期与后期的反应速度是不相同的，磁化过程的前期受化学反应控制，而后期的磁化转变与扩散控制有关：因铁物料中铁矿物种类有多种，很可能控制磁化反应速度的机理是不同的。

2．闪速磁化焙烧产物的XRD鉴定
X射线衍射分析结果表明，弱磁性铁物料在末焙烧前，含铁矿物的特证主要有：菱角铁矿特证，d=2．7819，d=3.5747 d=1.7244等；赤铁矿(试样即为镜铁矿）特证峰a-Fe203，d=2．6929，d=1．6922，d=3.6743等：但褐铁矿特证峰FeO0Hb不明显，却可见白云的特征峰，如d=2.88;原矿式样中未发现有发
强磁性铁矿物的特征峰，表明试样中没有强磁性铁矿物或含量极少。

经过闪速磁化焙烧后，原矿(JY)Y与中矿（JZ)的焙烧试样中均具有强磁性磁铁矿的明显特征峰，且磁铁矿特征峰的峰形尖锐，峰值高耸，如图(d=2.5347，d=2．9722，d=2．1018，表明试样经过闪速磁化焙
烧过程产生了大量强磁性物质，而且结晶程
度较高；而同样具有强磁性特征的Y-Fe203特征峰并未出现，说明试样通过闪速磁化焙烧以后，弱磁性铁矿物的闪速磁化焙烧过程是被还原转变为强磁性的Fe304。

2．闪速磁化焙烧产物的XRD鉴定
磁矩的大小是衡量矿物磁性强弱的一个重要物理化学参数。

在一定的磁化强度条件下，矿物的磁矩越大，比磁化系数X P也越大，物料就越容易用磁选方法进行分离。

可以采用VSM振动样品磁强计测定试样磁矩与磁场强度关系，以揭示物料闪速样化焙烧后的磁性变化规律。

通过闪速磁化焙烧后，不管是原矿（JY），还是中矿（JZ），其磁矩都显著增大，与比磁化系数XP的变化一样，试样表现出强磁性物矿的特性，且磁矩增加量的大小与磁选管的选别结果一致，即试样的饱和磁矩越大，则闪速滋化焙浇后磁选铁收率相应越高，它们之间存在一定的相关性。

弱磁性铁物料主要是转变为比饱和磁矩与比磁化系数较高的Fe304，且铁收率高低与比饱和磁矩的大小一致。

从闪速磁化焙烧前后磁性能参数测定结果计算可知，弱磁性物料经焙烧处理后，比饱和磁矩的增加值较焙烧前增加33～42倍不等；同时还可发现，当焙烧物料的弱磁选铁收率相同时：原矿与中矿的饱和磁矩并不相同，这主要是与物料中弱磁性铁矿物的种类与含量不同有关。

4．闪速磁化焙烧前后试样的穆斯堡尔谱测定
闪速磁化焙烧前后典型试样的室温穆斯堡尔谱测试结果用最小二
乘法拟合，所测得的闪速磁化焙烧前后试样的穆斯堡尔参数如表7。

穆斯堡尔谱测试结果表明：闪速磁化焙烧前，穆斯堡尔谱线是一组六峰和
组双蜂组成，矿物维成主要是菱铁矿(FeCO3)和镜铁矿(Fe203)，且组成比为58：，磁化焙烧以后，穆斯堡尔谱线呈三组六线谱，且其中有两组六线谱非常明显，矿物中主要是磁铁矿(Fe304)，还含有少量的赤铁矿，Fe2+、Fe3+两种价
态原子的比为19：31。

焙烧过程中FeCO3已完全转化为Fe304说明FeC03的转化是按照化学反应快速进行。

而Fe203的转化除了化学反应外，推测出还有扩散作用。

进一步分析表明：还原Fe203的过程开始于Fe203外表能值最有利的地方；粒子表面上的化学反应造成了各种成分的浓度梯度，并在Fe203的表层堆积有过剩的原子。

反应中发生的是铁原子的扩散，还原是按照由高价铁到低价铁顺序进行，但粒子的深部并不是全部的高价铁都能够被还原。

5．闪速磁化焙烧效果的比较
由于磁化焙烧反应是在高温条件下完成的，反应时间的快慢直接影响到能源消耗的多少，若物料在高温反应区间停留时间长，则理所当然地需要消耗比较多的能源；若减少物料在高温反应区间的停留时间，则可以减少能源消耗，达到节能降耗的目的。

四、闪速磁化焙烧技术的朝阳前景
1．在我国经济快速发展和建设资源节约型社会的今天。

研究提高我国铁矿资源的利用率具有熏要的现实意义。

针对我国铁矿资源贫、细、杂的赋存状态和加工过程中特点，研究了利用闲速磁化焙烧技术提高细粒铁矿资源利用率的新技术。

2．对公司原矿与中矿．其粒度为-0．30mm的富含镜铁矿、褐铁矿和镁(锰）菱铁矿难选铁粉料，在弱还原气氛和740℃C～800℃C的试验条件下，通过几秒～60 see的闪速磁化焙烧处理，试验获得了铁品位为55．67％~55．21％(因矿石中镁、锰含量较高)，铁作业收率为81．66％~86．57％的弱磁选铁精矿，闪速磁化焙烧效果良好。

3．闪速焙烧前后物料的XRD鉴定和磁性能测定结果表明，弱磁性铁物料主要是转变为比饱和磁矩与比磁化系数较高的强磁性物质Fe304,且磁选精矿中铁回收率的高低与比饱和磁矩的大小一致；弱磁性物料经焙烧处理后，比饱和磁矩的增加值较焙烧前增加33~42倍不等。

表明对-0.30mm的细粒级弱磁性铁物辩采用闪速磁化焙烧新技术提高铁矿资源的综合利用率是可行的。

4.多种测试分析表明：试样焙烧后均转变为强磁性矿物Fe304，未见菱铁矿和具有强磁性的Y-Fe203,可见少量未转化完全的赤铁矿（即铁矿)。

其FeC03的磁化转变过程是按照化学反应快速进行的：而Fe203的化过程受扩散等多转作用控制，影响因素较为复杂。

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