关于黄铁矿氯化选矿焙烧法的研究Word 97-2003 文档 (2)
1 矿物原料的焙烧
1 矿物原料的焙烧1.1焙烧的理论基础焙烧：在适宜的气氛和低于矿物原料熔点的温度条件下，使矿物原料中的目的组分矿物发生物理和化学变化的工艺过程。
一般作为选矿的准备工作。
焙烧过程发生在固气界面的多相化学反应，遵循热力学和质量作用定律。
∆G=∆G0 +RT lnQ=-RT lnK+RT lnQ焙烧是多相化学反应，扩散吸附和化学反应低温：以化学反应为主高温：总反应决定扩散速度，温度影响小了——内扩散与外扩散——层流与紊流总结：影响焙烧的主要因素为1.气相中反应气体的浓度2.气流的运动特性（层流与紊流）3.温度及物料的物理及化学性质1.2 氧化焙烧与硫酸化焙烧硫化矿在氧化气氛条件下加热，将全部硫脱除转变为金属氧化物的过程是氧化焙烧如果只是将部分硫脱出，生成硫酸盐则为硫酸化焙烧这时的反应方向与SO2 SO3 O2的分压有关。
氧化焙烧多用脱硫率或目的组分的硫酸化程度来衡量。
1.3 还原焙烧还原焙烧是在低于炉料熔点和还原气氛条件下，使矿石中的金属氧化物转变为相应低价金属氧化物或金属的过程。
直接还原：使用C进行还原。
间接还原：使用CO进行还原。
实例：1.弱磁性贫铁矿石的还原磁化焙烧赤铁矿和褐铁矿黄铁矿（Fe2O3，FeCO3，FeS2）2.铁粒法用劣质原料处理不适于高炉炼铁的高硅贫铁矿和矿粉的方法。
品位在25-50%。
磁选或重选后品位可达95%，3.含镍红土矿的还原焙烧世界上最大的氧化矿资源，直接酸浸需要高温高压，多用还原焙烧-低压氨浸1.4 氯化焙烧在一定温度和气氛条件下，用氯化剂使矿物原料中的目的组分转为气相或凝聚相的氯化物，以使目的组分分离富集的工艺过程。
中温氯化焙烧——氯化物固态——浸出高温氯化焙烧——氯化物气态——挥发离析：挥发的同时又使金属氯化物还原呈金属态析出——物理选矿方法再选氧化氯化焙烧还原氯化焙烧。
铁矿石磁化焙烧综述
1.前言1.1铁矿资源形势据美国地质调查局报告，时至2007年底，世界铁矿石储量约为1500亿吨，基础储量约为3400亿吨；铁金属储量约为730亿吨，基础储量约为1600亿吨。
澳大利亚、巴西、中国、俄罗斯、乌克兰及美国等都是世界铁矿资源大国[1]。
目前，世界铁矿年产量在8.5亿～9亿吨，铁矿贸易量在4.2亿～4.5亿吨。
在世界铁矿石贸易中，巴西与澳大利亚为两个最大输出国，出口量约占世界出口量的六成，而铁矿石的主要采购国为中国、日本、韩国和德国，占世界进口量的一半以上。
近年来，中国的铁矿石进口主要来自澳大利亚、巴西、印度、南非、秘鲁与加拿大，占我国当年进口总量的90%以上。
2000～2003年我国铁矿石进口数据如下：2000年为6997万吨，2002年为1.1亿吨，2003年为1.45亿吨[2]。
据海关资料统计，2004年中国共进口铁矿石2.08亿吨，钢铁业对进口铁矿石的依赖度达41.2%[3]。
2005年进口铁矿石为2.75亿吨，约占世界铁矿石进口总量的40%，比上年增长32%。
我国已被世界称为“全球吸铁石”，是世界铁矿石市场的最大买主。
在我国铁矿石供应中，国外进口矿比例超过了50%，其中约60%由力拓矿业公司、必和必拓铁矿公司、淡水河谷公司等三大矿业巨头提供。
随着钢铁工业的迅猛发展和对铁矿石储量的日益关注，世界范围内的铁矿石价格产生了急剧波动。
为了平抑国际铁矿石价格，许多国内钢铁企业纷纷寻求国内矿产，以降低成本，致力于国内资源的开发利用。
而据国土资源部调查数据显示，我国已查明铁矿资源储量为607亿吨，另外还有相当数量的低品位铁矿资源，预测未查明资源在1000亿吨以上，其中大中型矿山深边部近期可利用的铁矿资源约200亿吨。
虽然我国的黑色金属矿石资源丰富，但是其特点之一是贫矿多，全国铁矿总体平均品位以30%～35%为主[4]；二是红矿多，各种弱磁性矿石占总储量65%左右，其中磁铁矿石约占30%，含多金属铁矿石和弱磁性铁矿石约占70%；三是伴生其它有用成分的复合矿石多，伴生成分有锰、钒、铜、钴、铅、锌、钨、锡、钼、硫、磷、煤和稀土、稀散以及放射性元素等，占总储量2/3左右。
矿物原料焙烧原理及方法
矿物原料焙烧原理及方法矿物原料焙烧是化学选矿的预处理作业或独立的化学选矿作业。
即在适当的焙烧气氛和低于矿物原料熔点温度等相应条件下，通过加热升温焙烧使矿物原料中的目的矿物发生物理和化学变化的工艺过程。
通过焙烧可使目的矿物转变为易于通过浸出或易于用物理选矿分选分离的矿物形态。
焙烧使矿物发生化学变化的同时，也使物料（焙砂）的物理形态变得疏松、多孔，为后续作业处理创造了必要条件。
焙烧还可除去（回收）易挥发的组分（杂质）。
根据矿物焙烧发生化学反应的条件和工艺参数，焙烧可以分为氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、钠化焙烧合硫化焙烧等。
在选矿中采用焙烧法处理的物料常为难选原矿以及物理选矿所得粗精矿和难选的中矿等。
焙烧产品有焙砂、干烟尘剂湿法收尘集气产品等。
并可相应使用适宜的方法分别处理，回收其中的有用组分。
影响焙烧的主要因素有焙烧温度、反应氛围和时间、反应气氛的浓度、气流运动的絮流度以及物料的物理、化学性质，如物料粒度、孔隙率、化学组成及矿物组成等。
焙烧法的不利因素是能耗较高，操作控制条件严格，环境污染与治理务必采取相应措施。
矿物热分解是将矿石或人造化合物加热到一定物度，使之分解为组成较为简单的化合物（含气体），或者是使原矿物晶型发生转变的工艺过程。
矿物热分解液称款物的煅烧。
碳酸盐的热分解有称为焙解，名称不同，实质一样。
不论是金属矿还是非金属矿采用煅烧分解矿物都非常普遍。
像碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氢氧化物、硅铝酸盐等矿物往往都少不了通过煅烧分解矿物、改变晶型、构造与形态。
高岭土等黏土矿物的煅烧生加工，在近20年来发展迅速。
化合物热分解的平衡常数等于该化合物的热分解压，此分解压可作为该化合物热稳定性的度量。
化合物热分解压愈大，热稳定性愈小；反之，热分解压愈小，热稳定性愈大，愈难发生热分解。
有些化合物加热至一定温度时，虽其组成未发生变化，但其晶型已产生了变化，物理化学性质液产生了相应的变化，氧化矿物、硫化矿物、硫酸盐、氢氧化物和各种含氧酸盐等各种不同化合物（矿物)的分解压不同，通过控制煅烧温度、气相组成，可选择性地使某些化合物产生热分解，或发生晶型转变，继而采用不同方法进行分选。
选矿工艺之磁化焙烧
选矿工艺之磁化焙烧
磁化焙烧是一种热化学处理赤铁矿的方法,它能使弱磁性的赤铁矿等氧化铁矿物转变为强磁性的磁铁矿。
经过磁化焙烧的弱磁性铁矿石即可用弱磁场磁选法处理,弱磁性矿石在磁选前的准备作业,以便用弱磁场磁选机进行分选。
磁化焙烧
磁化焙烧是一种热化学处理赤铁矿的方法，它能使弱磁性的赤铁矿等氧化铁矿物转变为强磁性的磁铁矿。
经过磁化焙烧的弱磁性铁矿石即可用弱磁场磁选法处理，弱磁性矿石在磁选前的准备作业，以便用弱磁场磁选机进行分选。
磁化焙烧过程中使用的设备主要是磁选机。
影响磁化焙烧过程的矿石性质的因素主要是：矿物种类，气孔率、脉石成分及其再矿石中的分布状况等。
根据不同的化学反应，不同的矿石磁化焙烧按照其原理可分为还原焙烧，中性焙烧，氧化焙烧。
1、还原焙烧为赤铁矿和褐铁矿，常见的还原剂一氧化碳和氢气的比例。
2、中性焙烧为菱铁矿，菱铁矿在没有空气或少量空气的条件下加热到300~400℃，分解成磁铁矿。
3、氧化焙烧黄铁矿，黄铁矿的氧化性气氛中（或大量空气）短时间时，焙烧氧化为磁黄铁矿氧化，如果时间很长，那么磁黄铁矿变成磁铁矿。
其中最重要的是还原焙烧，焙烧原料和还原过程中还原剂可分为气体，液体和固体，最广泛使用的是工业气体，重油和煤。
氯化焙烧法回收铜渣中铜的热力学研究
或氯化浸出工艺回收渣中铜，虽其回收率相对较高，但浸出液中Fe2+污染成为一个不可避免的问题，为后续电积工艺的处理带来困难；采用浮选法回收渣中铜，虽可实现渣中铜相对较高水平的回收，但处理工艺是待熔渣降至室温后再进行浮选处理，过程造成了巨大的能量浪费，同时工艺需要大量的水，环境效益相对较低。
同时，铜渣中铁含量在35%左右，远大于冶炼铁矿29.1%的平均值，若能实现其有效回收对实现铜渣二次资源有效利用和减轻冶金渣大量堆积所带来的环保压力等亦具有重要意义。
实现铜炉渣中铁资源的有效回收，目前主要有高温熔融氧化－常温破碎磁选法、阶段磨矿阶段选别法和直接熔融还原法三种。
张林楠、隋智通等利用高温熔融氧化－常温破碎磁选法对渣中铁资源的回收进行了系统的研究，发现通过向熔融铜渣中吹入氧化性气体、冷却过程中控制一定的降温速率（5K・min15V ol.43N o.12014INDUSTRIALHEATING（Fe ）为38.55%、（Fe ）（SiO 2）（MgO ）（S ）（Zn ）其他38.552.7734.083.901.141.060.52 2.0651.838314.08图1铜渣XRD 图谱3反应过程的热力学分析以CaCl 2为固体氯化剂对铜渣进行氯化焙烧时，其反应可分为三个阶段：固体氯化剂离解产生Cl 2或HCl ；铜渣组分氯化反应的发生；基于蒸汽压的不同，各金属氯化物的选择性挥发分离。
3.1固体氯化剂的离解研究所用铜渣为水淬渣，其中含有一定水分。
氯化焙烧过程中，固体氯化剂CaCl 2的离解可通过反应（1）～反应（4）发生（见表2），0～1473K 温度范围内其对应m 关系图谱如图2所示。
如图2所示，CaCl 2的自身氧化离解反应（1）较难进行，但反应（5）的发生可带来渣中自由CaO 组分含量的不断减少，并最终促进CaCl 2分解反应不断向右进行，即铜渣氯化焙烧过程中CaCl 2的离解主要按反应（3）和反应（4）进行，反应中适当增大O 2和H 2O 的分压可促进固体氯化剂CaCl 2的离解。
氯化焙烧(一)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
氯化焙烧（一）
氯化焙烧是在一定的温度和气氛条件下，用氯化剂使矿物原料中的目的组分转变为气相或凝聚相的氯化物，以使目的组分分离富集的焙烧过程。
根据焙烧产物形态可分为中温氯化焙烧、高温氯化焙烧和氯化一离析三种类型。
中温氯化焙烧生成的金属氯化物留在焙砂中，然后用浸出法使其转入溶液中，故常将其称为氯化焙烧一浸出法。
高温氯化焙烧生成的金属氯化物呈气态挥发，故称为氯化挥发法。
氯化离析是在氯化挥发的同时又使金属氯化物被还原而呈金属态析出，然后用物理选矿法将其与其他组分相分离。
根据气相中的含氧量可分为氧化氯化焙烧（直接氯化焙烧）和还原氯化焙烧（还原氯化）。
前者主要用于易氯化的物料（如黄铁矿烧渣等），后者主要用于较难被氯化的物料（如金红石、高钛渣、菱镁矿等）。
早在18 世纪就用直接氯化法处理金银矿石，以后逐渐用于处理重有色金属原料，目前已成功地用于处理黄铁矿烧渣以提取其中的铁、铜、铅、锌、钴、镍、金、银等。
较难被氯化的高钛渣、钛铁矿，菱镁矿、贫锡矿以及钽、铌、铍、锫等氧化物的氯化挥发也已大规模工业化。
难选氧化铜矿石的氯化离析70 年代已大规模工业化。
据报导，许多能生成挥发性氯化物或氯氧化物的金属如锡、铋、钴、铜、铅、锌、镍、锑、铁、金、银、铂等矿物原料均可采用离析法处理。
氯化焙烧可采用氯、氯化氢、四氯化铵、氯化铵、氯化钠、氯化钙等作氯化剂，但最常用的是氯、氯化氢、氯化钙和氯化钠。
气体氯化剂的氯化反应为:
ΔG°5=ΔG°MCl2+ΔG°H2S-ΔG°MS-2ΔG°HCl
[next]。
铁矿石磁化焙烧技术
铁矿石磁化焙烧技术为了利用高效的磁力选矿方法分选铁矿石，可以利用磁化焙烧法处理弱磁性铁矿石，使其中弱磁性铁矿物转变成为强磁性铁矿物，再经磁选则能得到较高的选矿指标，由于以磁化焙烧作为磁选前准备作业的焙烧磁选法具有对水质、水温无特殊要求，精矿易于浓缩脱水，精矿烧结强度高的优点，目前此法在我国铁矿选矿中得到很大的应用。
磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程，经磁化焙烧后，铁矿物的磁性显著增强，脉石矿物磁性则变化不大，如铁锰矿石经磁化焙烧后，其中铁矿物变成强磁性铁矿物，锰矿物的磁性变化不大。
因此，各种弱磁性铁矿石或铁锰矿石，经磁化焙烧后便可进行有效的磁选分离。
常用的磁化焙烧方法可以分为：还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化还原焙烧和还原氧化焙烧等。
还原焙烧赤铁矿、褐铁矿和铁锰矿石在加热到一定温度后，与适量的还原剂相作用，就可以使弱磁性的赤铁矿转变成为强磁性的磁铁矿。
常用的还原剂有C、CO、H2等。
赤铁矿与还原剂作用的反应如下：3Fe2O3+C——-→2Fe3O4+CO3Fe2O3+CO——-→2Fe3O4+CO23Fe2O3+H2——-→2Fe3O4+H2O褐铁矿在加热到一定温度后开始脱水，变成赤铁矿石，按上述反应被还原成磁铁矿。
还原焙烧一般用还原度表示:R= FeO/TFe*100%上述公式中FeO------还原焙烧中FeO的含量，100%；TFe------还原焙烧中全铁的含量，100%。
若赤铁矿全部还原成磁铁矿时，还原程度最佳，磁性最强，此时还原度R=42.8%。
中性焙烧菱铁矿、菱镁铁矿、菱铁镁矿和镁菱铁矿等碳酸铁矿石在不通空气或通入少量空气的情况下加热到一定温度（300---400摄氏度）后，可进行分解，生成磁铁矿。
其化学反应如下：3FeCO3——-→Fe3O4+2CO2+CO同时，由于碳酸铁矿物分解出一氧化碳，也可将矿石中并存的赤铁矿或褐铁矿还原成磁铁矿，即：3Fe2CO3+CO——-→2Fe3O4+CO2氧化焙烧黄铁矿在氧气中氧化短时间焙烧使之被氧化成磁黄铁矿，其化学反应如下：7FeS2+6O2——-→Fe7S8+6SO2如焙烧时间很长，则磁黄铁矿可继续反应成磁铁矿3Fe7O8+38O2——-→7Fe3O4+24SO2氧化还原焙烧含有菱铁矿、赤铁矿或褐铁矿的铁矿石，在菱铁矿与赤铁矿的比值小于1时，在氧化气氛汇总加热到一定程度，菱铁矿被氧化成赤铁矿，然后再在还原气氛中将其与矿石中原有赤铁矿一并还原成磁铁矿。
氯化焙烧
氯化焙烧（一）【我来说两句】2006-7-24 10:00:35 中国选矿技术网浏览543 次收藏【摘要】：氯化焙烧是在一定的温度和气氛条件下，用氯化剂使矿物原料中的目的组分转变为气相或凝聚相的氯化物，以使目的组分分离富集的焙烧过程。
根据焙烧产物形态可分为中温氯化焙烧、高温氯化焙烧和氯化一离析三种类型。
中温氯化焙烧生成的金属氯化物留在焙砂中，然后用浸出法使其转入溶液中，故常将其称为氯化焙烧一浸出法。
高温氯化焙烧生成的金属氯化物呈气态挥发，故称为氯化挥发法。
氯化离析是在氯化挥发的同时又使金属氯化物被还原而呈金属态析出，然后用物理选矿法将其与其他组分相分离。
根据气相中的含氧量可分为氧化氯化焙烧（直接氯化焙烧）和还原氯化焙烧（还原氯化）。
前者主要用于易氯化的物料（如黄铁矿烧渣等），后者主要用于较难被氯化的物料（如金红石、高钛渣、菱镁矿等）。
早在18世纪就用直接氯化法处理金银矿石，以后逐渐用于处理重有色金属原料，目前已成功地用于处理黄铁矿烧渣以提取其中的铁、铜、铅、锌、钴、镍、金、银等。
较难被氯化的高钛渣、钛铁矿，菱镁矿、贫锡矿以及钽、铌、铍、锫等氧化物的氯化挥发也已大规模工业化。
难选氧化铜矿石的氯化离析70年代已大规模工业化。
据报导，许多能生成挥发性氯化物或氯氧化物的金属如锡、铋、钴、铜、铅、锌、镍、锑、铁、金、银、铂等矿物原料均可采用离析法处理。
氯化焙烧可采用氯、氯化氢、四氯化铵、氯化铵、氯化钠、氯化钙等作氯化剂，但最常用的是氯、氯化氢、氯化钙和氯化钠。
气体氯化剂的氯化反应为:ΔG°5=ΔG°MCl2+ΔG°H2S-ΔG°MS-2ΔG°HCl某些金属氧化物、氯化物和硫化物的△G°-T图分剐如图1图2图3所示。
某些金属的MO-Cl2系和MS-Cl2系的△G°-T图分别如图4、图5所示。
从图中曲线可知，常见金属如银、汞、镉、铅、锌、铜等的氧化物较易被氯气氯化，而锡、镍、钴氧化物的氯化较困难。
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题目：关于黄铁矿氯化选矿焙烧法的研究指导老师：张慧芬
班级：国土资源系09选矿班
姓名：张金亮
学号：200903009
关于对黄铁矿的焙烧研究
摘要：随着国内外对金属材料的需求量迅速增加大规模开发，金属矿产资源长期开采以来，富矿和易选矿的储量日益减少，造成了许多金属矿产资源短缺，采出地面的由于选别指标不佳，体系不够完善，造成金属大量流失。
低品位的矿不能充分得到利用弃之成灾矿产资源。
关键词：通过化学选矿法对硫化矿物黄铁矿的焙烧研究。
1.黄铁矿焙烧的发展用方法
随着金属生产的发展,国外也有广泛的应用,处理低品位,贫化矿各复杂矿物的需求焙烧法的发展成为了化学选矿工艺流程中的一个和要方法.综合利用黄铁矿烧渣的方法,有稀酸直接浸出、磁化焙烧——磁选、硫酸化焙烧——浸了氯化焙烧湿法处理等。
其中，氯化焙烧——湿法处理，是目前工业上综合利用程度较好，工艺较为完善的方法。
1.1黄铁矿在中温氯化焙烧的机理
黄铁矿烧渣中温氯化焙烧,是将黄铁矿烧渣加入适量食盐混合,在
500~600℃下进行焙烧,使有色金属转变为溶于水或稀酸的氯化物,然后从浸出液中回收有色金属,浸渣则经烧结选块后作为炼铁原料。
1.12 黄铁矿在中温氯化焙烧中的应用.
以下两个试例应用此方法:
(1)是西德杜伊斯堡炼铜厂采用中温氯化焙烧法处理黄铁矿烧渣200万吨/年,共
该厂的主要金属回收率为:80%Cu . 70%Zn. 45%Ag. 50%Co.
(2)我国南京钢铁厂曾采用高硫低盐的配料制度，于沸腾炉内进行含钴黄铁矿烧
渣的中温氯化焙烧，所得焙砂的金属浸出率为：81.86%Co 83.4%Cu
60.6%Ni
1.13 黄铁矿烧渣向高温氯化焙烧的发展方向.
将黄铁矿烧渣预先与氯化钙混合,经制粒、干燥后,在1000~1250℃下进行焙。
物料中有价金属被氯化，并呈金属氯化物蒸气挥发而与氧化铁及脉石分离，氯化挥发物收集后用湿法提取有价金属，焙烧球团，即可直接用作炼铁原料。
此方法比中温氯化焙烧法突出的优点：湿法处理量少，金属回收率高，焙烧球团适于直接炼铁，近年来获得迅速发展。
1.14 黄铁矿在中温氯化焙烧法的差异性
中温氯化焙烧的优点：是采用价廉源广的食盐为氯化剂，工艺较为成熟，流程简单操作方便。
缺点：是需将焙砂全部浸出，浸液处理量大，金属回收率往往不够理想，且浸了作业对焙烧粒度有一定要求，不便于处理粒度过细的矿物原料。
2.1黄铁矿在高温焙烧发展研究
高温氟化焙烧时，金属氯化物呈气态挥发而直接与脉石分离，挥发出来的金属氯化物于冷凝系统收集后，再用化学方法提取与分离金属。
在温度较代的中温氯化焙烧条件下，促氯化钠分解的最有效成分是二氧化硫,因此要求原料中SiO2 Fe2O3 Al2O3 等对NaCl ,CaCl 2也有促进作用，其中酸性较强的SiO2促进作用更强，尤其在高温下进行氯化焙烧。
可借助SiO2组分促进分解。
根据还原氯化焙烧过程中，于有价金属氯化挥发的同时，发生金属氯化物在碳粒表面还原析出，则此过程称为离析。
2.12 高温焙烧的应用对象研究
氯化法处理金，银，矿石，是处理重有色属矿物原料，在重，轻，稀有金属中都得到应用。
则对难选、低品位的矿物时，许多能生成挥发氯化或氯氧化物，都用高温焙烧法中的离析法处理。
2.13 高温焙烧中应的氯化剂
氯化焙烧中的应的氯化剂有氯，氯化氢，四氯化碳，氯化钙，氯化钠，氯化铵等，但最常用的是氯，氯化氢，氢化钙和氯化钠。
重有色金属及贵金属物料的氯化焙烧，常使用廉价的NaCl，CaCl2 等固体氯化剂。
3.1黄铁矿在氯化高温焙烧对有价贵金属回收
黄铁矿通过焙烧后剩下贵重金属,将破碎至适当粒度的矿石与少量氯化剂，碳质还原剂混合在700℃～800℃的中性或弱还原性气氯下进行焙烧氯化发到碳粒表面还原成金属颗粒。
金属氧化物如。
Sn Ni Co Au 等充分回收减少损失。
结论：氯化焙烧作为难选矿物原料处理方法之一的应用，且在含矿元素多，品位高的矿而难选中应用。
在黄铁矿的研究中得到充分发挥，部分稀有金属也充分得到回收，回收率，品位，产量都得到了提高。
氯化焙烧与氧化焙烧法的相互结合可以减少环境污染，符合了我国国情“可持续发展战略”的内容氯化焙烧是可深入研究发展的。