难选菱铁矿流态化预氧化-低温还原磁化焙烧

磁化焙烧–弱磁选联合工艺是目前实现低品位难选铁矿高效铁资源富集利用的最有效工业化方案之一。菱铁矿（碳酸亚铁）和赤铁矿（三氧化二铁）是两种主要弱磁性难选含铁矿物,菱铁矿在常规工业化赤铁矿还原磁化焙烧条件下会生成弱磁性浮氏体,进而降低磁性物相转化率和最终弱磁选精矿铁元素收得率。对此,本文提出了菱铁矿流态化预氧化–低温还原的磁化焙烧高效物相转化方案,并以低品位陕西菱铁矿为样品进行了系统研究。研究发现,菱铁矿在快速预氧化过程中会生成弱磁性和强磁性三氧化二铁两种铁氧化物,其中强磁性三氧化二铁500–550℃还原焙烧产物除工艺目标物相强磁性四氧化三铁外,还有部分由不稳定四氧化三铁被进一步还原生成的弱磁性浮氏体。预氧化产物只有在更低温度还原焙烧才能实现目标四氧化三铁产物相的稳定存在,优化的菱铁矿流态化快速焙烧完全磁化转变工艺参数为610℃预氧化2.5 min再低温450℃还原焙烧5 min,菱铁矿经此条件磁化焙烧后磨矿弱磁选分离能够达到精矿铁含量62.0wt%、铁元素收得率88.36%的优良指标,相比常规直接还原焙烧铁元素收得率大幅提高34.33%,可以实现低品位难选菱铁矿的高效物相转化资源利用。本文提出的预氧化-低温还原焙烧方案也具有适用于菱铁矿–赤铁矿共伴生铁矿全范围含量比例共磁化焙烧的特点。     

鲕状赤铁矿石深度还原过程中金属铁颗粒粒度预测模型

以湖北官店鲕状赤铁矿为研究对象,对其进行深度还原试验,利用光学显微图像分析技术对还原物料中金属铁颗粒粒度进行测量,考察还原温度和还原时间对铁颗粒粒度的影响,并采用MATLAB软件对试验数据进行拟合分析,建立铁颗粒粒度与还原条件之间的数学模型。研究结果表明:不同还原条件下金属铁颗粒粒度累积特性曲线呈现出相同的变化规律;升高还原温度或延长还原时间可使铁颗粒粒度明显增加;建立铁颗粒粒度D80与还原温度和还原时间之间的预测模型;模型的计算值与试验值具有良好的吻合性,可用于预估深度还原过程中金属铁颗粒的粒度;基于该模型,可通过调整温度和时间以实现金属铁颗粒粒度的优化与控制。     

内配煤用量对某难选铁矿石压块直接还原焙烧的影响

针对某种低品位复杂难选铁矿石,研究原矿压块—直接还原—磨矿磁选工艺的影响因素和机理.将矿石破碎到粒径小于4mm后,加入一定量黏结剂C和内配煤压块,通过对压块、直接还原焙烧和磨矿磁选条件进行试验确定最佳工艺条件,采用X线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对原矿在不同内配煤用量下压块后直接还原反应机理进行研究.研究结果表明:在原矿直接还原反应中,不仅包括铁氧化物向金属铁的还原,而且存在低价铁氧化物与原矿中脉石之间的反应,生成了铁橄榄石和铁尖晶石.提高内配煤用量,有利于铁氧化物和铁橄榄石等的还原.内配煤用量较高时焙烧块中生成的金属铁晶粒出现明显地连接和长大,与脉石矿物边缘界限明显,从而其回收率较用量低时有明显升高.得到铁(晶)位为90.05％,回收率91.26％的直接还原铁产品.     

低品位铁矿石直接还原过程铁颗粒生长和解离特性

对某低品位铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长和解离特性进行了研究,重点讨论了还原剂用量和还原时间对铁颗粒长大的影响.X射线衍射和扫描电镜分析结果表明:减少还原剂用量能减弱还原气氛,减少结晶中心的生成,有利于铁颗粒的聚集长大,但因为部分铁损失于脉石中,所以限制了铁晶核的进一步长大;延长还原时间能有效地促进铁颗粒的聚集长大,并降低铁产品的活性,防止再氧化;还原矿中非晶态物质的生成以及金属铁和脉石的硬度差异,有利于金属铁颗粒的粗磨单体解离.     

褐铁矿和菱铁矿悬浮磁化焙烧反应行为及非等温动力学

为实现褐铁矿资源的低碳开发利用,本研究提出以菱铁矿作为清洁还原剂用于褐铁矿的磁化焙烧。在菱铁矿用量40wt%、焙烧温度700°C、焙烧时间10 min的最佳悬浮磁化焙烧条件下,磁选可以获得铁精矿铁品位65.92wt%、铁回收率98.54wt%的良好指标。磁性分析表明,悬浮磁化焙烧实现了弱磁性铁矿物向强磁性铁矿物的转化,从而实现了通过弱磁选回收铁矿物。相变分析表明,在悬浮磁化焙烧过程中,褐铁矿首先脱水并转化为赤铁矿,然后菱铁矿分解生成磁铁矿和CO,其中CO将新形成的赤铁矿还原为磁铁矿。微观结构演化分析显示,新生磁铁矿颗粒疏松多孔,颗粒结构明显破坏,有利于后续磨矿。非等温动力学分析结果表明,褐铁矿和菱铁矿之间的主要反应符合二维扩散机制,表明反应过程主要受CO扩散控制。试验结果为使用菱铁矿作为悬浮磁化焙烧的清洁还原剂提供了理论依据。     

基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法

复杂难选铁矿石深度还原包含铁氧化物还原和铁颗粒长大两个过程,目前的评价指标金属化率仅能评价铁氧化物的还原程度,并不能对铁颗粒的粒度特征进行有效评价.为了建立完整的深度还原评价体系,将数字处理技术引入铁颗粒的检测过程,采用数码反光显微镜获取深度还原物料的数字图像,通过处理得到铁颗粒的二维特征参数,结合铁颗粒的球形特征,推导了铁颗粒累计粒度特性曲线的计算方法.实际应用试验表明,铁粉的分选指标和铁颗粒粒度的变化趋势保持高度一致,基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法是可行的.     

山西某贫赤铁矿氢气还原-弱磁选实验研究

以氢气为还原剂,通过改变还原反应温度、还原反应时间、磁选条件对山西某贫赤铁矿进行还原-弱磁选实验。还原磁化矿采用弱磁磁选工艺,得到高品位铁精矿。采用光学显微镜、XRD、H2-TPR、元素分析(ICP)和化学分析等手段对原矿组成及矿石结构进行分析。结果表明:山西某贫赤铁矿是一种典型的低品位(28.63%)、极细粒、沉积型难选赤铁矿。通过实验得到的最佳工艺条件为:焙烧还原温度440℃,还原时间75min,气体总流速100L/h,H2体积分数50%(N2为平衡气),一段磨矿20min,磁场强度0.229T.采用此工艺可得到精矿铁品位,铁回收率分别达到50.45%,60.92%.氢气还原-弱磁选工艺为山西难选贫赤铁矿的开发利用提供了依据。     

闪速磁化焙烧及铁矿物的微观相变特征

针对酒泉钢铁(集团)公司粒度小于0.30 mm的富含镜铁矿、褐铁矿和镁(锰)菱铁矿难选铁粉料,介绍采用闪速磁化焙烧动态试验装置开发我国难选低品位细粒级铁矿资源的试验效果;对闪速磁化焙烧前、后相关产品进行光学显微镜观察、XRD和EPMA检测分析,研究焙烧前后铁矿物的相变情况及微观特性.研究结果表明:在弱还原气氛和740～800 ℃条件下,通过60 s之内的闪速磁化焙烧处理,可获得铁品位为55.51%～55.35%的弱磁选铁精矿;弱磁性细粒铁矿物的相变均转变为龟裂较为发育的人造磁铁矿,产物中未见菱铁矿和强磁性的γ-Fe2O3;人造磁铁矿其镜下微观形貌与反光特征仍有差异,且由菱铁矿中的Mg和Mn特征元素含量有差别,可将其区分.     

鲕状赤铁矿的磁化焙烧特性与转化过程分析

以鄂西某鲕状赤铁矿为研究对象,考察焙烧温度、焙烧时间和物料粒度等因素对磁化焙烧效果的影响,利用X线衍射(XRD)定量分析技术,结合显微镜下观察统计等手段,探讨鲕状赤铁矿物的磁化焙烧特性、相态转化及焙烧变化规律。研究结果表明:含铁鲕粒多数由粒径为1~2μm的致密同心外形壳和10μm的多孔状、似针铁矿的小颗粒包裹而成,中间夹带有黏土状的高岭石;对含铁(TFe)49.02%的鲕状赤铁矿,在800℃和60 min的焙烧条件下获得含铁为56.74%,铁回收率为95.54%的较优结果,物料粒度对磁化焙烧矿的质量有较大影响。当温度≤800℃时,很少发生过还原生成Fe O和Fe2Si O4,但含磷与含硅矿物均有相变;当温度为900℃时,生成Fe O的质量分数达23.61%,形成弱磁性的Fe3O4-Fe O固熔体,不利于焙烧矿的弱磁选分离。磁化焙烧过程仅改变铁相,而鲕粒结构未变,磁化还原由表及里受扩散作用控制,与鲕粒粒径和致密度密切相关。     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响

采用添加脱磷剂直接还原焙烧--磁选的工艺制备直接还原铁,研究了不同还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响.实验结果和扫描电镜分析表明,还原剂中固定碳和挥发分含量对于焙烧产物中金属铁晶粒的聚集、增多和长大以及所得还原铁指标影响较大.焦炭和无烟煤所得焙烧产物中金属铁晶粒与脉石矿物结合较紧密,难以在磨矿过程中实现单体解离.褐煤所得焙烧产物中金属铁晶粒出现明显的连接和长大,且与脉石矿物界限分明,嵌布粒度较粗,有利于铁颗粒与脉石矿物的解离,从而其铁回收率较其他还原剂高.     

组合脱磷剂对高磷铁矿还原焙烧-磁选的影响

针对高磷铁矿还原焙烧降磷过程中脱磷剂成本高、用量大等难题，为更好地开发利用高磷铁矿，采用还原焙烧-磁选工艺，研究了组合脱磷剂对高磷铁矿提铁降磷的影响.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)揭示提铁降磷机理.结果表明:加入13%碳酸钙和2%碳酸钠作为组合脱磷剂能代替传统脱磷剂，并获得了良好的脱磷效果.当原矿铁品位55.58%，含磷0.57%时，在推荐的试验条件下，可获得铁品位93.25%，铁回收率90.75%、磷质量分数0.09%以及磷的去除率高达91.46%的粉状还原铁.加入的组合脱磷剂不仅促使铁氧化物中的磷组元向磷酸钙发生转变，使金属铁颗粒与磷酸钙界限明显，而且还能防止难以还原的铝尖晶石和铁橄榄石的生成，最终实现了磷的深度脱除和铁的有效回收.     

宣龙式铁矿焙烧还原-磁选工艺及其影响因素

基于煤基焙烧还原-磁选工艺,进行了宣龙式难选鲕状赤铁矿石提铁过程及其影响因素的实验研究.以铁精矿品位和铁回收率为评价指标,确定了适合于该类矿石的最佳工艺条件:焙烧还原温度为1 200℃,还原剂用量为30%,焙烧还原时间为60min,焙烧产物磁选前的磨矿细度为-45μm占96.19%,磁选的磁场强度为111kA.m-1.在该工艺条件下,可以使铁精矿品位达到92.53%,铁回收率达到90.78%.     

安徽褐铁矿的磁化焙烧-磁选工艺

针对安徽某低品位褐铁矿石,采用磁化焙烧-磁选工艺进行了实验研究,对该矿的原矿进行了岩相分析,并对磁化焙烧-磁选工艺参数进行了优化. 结果表明,该矿属低磷硫的低品位褐铁矿,褐铁矿与脉石矿物的镶嵌关系较为复杂,结晶水含量高,属难选矿石. 对铁品位48.01%的原矿,在850℃、内配煤5%(质量分数)的条件下,磁化焙烧15min,焙烧矿磁化率达到最佳值,褐铁矿几乎全部转化为磁铁矿,这由X射线衍射结果证实. 该褐铁矿通过磁化焙烧-磁选工艺可获得品位62.94%、回收率87.99%的铁精矿.     

碳酸钠在高磷鲕状赤铁矿直接还原中的作用

为了研究碳酸钠对尼日利亚某高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧-磁选脱磷效果的影响,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了添加碳酸钠后直接还原焙烧的产物.结果表明,还原焙烧过程中添加碳酸钠后可以实现脱磷:碳酸钠的加入抑制了铁橄榄石的生成,阻断了磷进入金属铁的过程;使得鲕粒结构破坏,促进金属铁颗粒的聚集长大,有利于金属铁颗粒与脉石的解离;原矿中含磷矿物在焙烧过程中与碳酸钠反应生成可溶性的Na3PO4,在磨矿磁选过程中溶于水,使直接还原铁中磷的含量降低.     

深度还原-弱磁选回收稀土尾矿中铁的试验研究

对某全铁品位为1625%的稀土尾矿进行了深度还原-弱磁选回收铁试验研究,研究了还原剂种类及用量、焙烧温度及时间、磨矿细度及磁场强度对铁精矿品位和回收率的影响,并采用SEM,XRD等手段对稀土尾矿、焙烧产物、铁精矿进行了测试.结果表明,在烟煤质量分数30%,焙烧温度1300℃,焙烧时间60min,磨矿细度-0074mm占75%,磁场强度118kA/m的条件下,所得铁精矿TFe品位可达8076%,铁回收率可达9324%;稀土尾矿经深度还原后,其中的赤、褐铁矿、硅酸铁等含铁矿物转化为单质铁,铁精矿品位和回收率较常规选矿方法大幅度提高,同时脉石矿物组成简单,有利于萤石的富集回收.     

赤铁矿石隧道窑直接还原助还原剂的作用及机理

对隧道窑直接还原焙烧--磁选法处理低品位难选赤铁矿石进行了探讨,重点研究助还原剂NCP的作用及机理.以煤作还原剂,质量分数为20%,CCO和NCP为助还原剂,质量分数分别为15%和5%,在焙烧温度为1200℃,焙烧时间为8 h的条件下,可以得到铁品位92.61%、铁回收率92.38%的铁精矿.利用X射线衍射和扫描电镜对助还原剂NCP的作用机理进行分析.结果表明NCP可以与原矿中石英发生反应,生成硅钠石和钠长石,破坏原矿结构,使还原性气体更易与赤铁矿接触发生还原反应生成金属铁.     

以煤泥为还原剂海滨钛磁铁矿直接还原焙烧反应历程

研究以煤泥为还原剂,印尼某海滨钛磁铁矿在直接还原焙烧过程中,不同焙烧温度下矿物组成变化规律. X射线衍射和扫描电镜分析结果表明,随着焙烧温度的升高,钛磁铁矿逐渐被还原. 其中铁矿物经过浮士体( FeO) ,最终被还原成金属铁;而钛则经过钛尖晶石最终生成钛铁矿和少部分的铁板钛矿. 在整个直接还原焙烧过程中,金属铁颗粒在1100℃左右生成,然后不断长大,在1250℃时金属铁颗粒明显增多,在之后的保温过程中,金属铁颗粒不断长大,并在此过程中将金属铁从中分离出来.     

煤种对钛磁铁矿直接还原-磁选钛铁分离的影响

研究了烟煤和无烟煤对海滨钛磁铁矿直接还原-磁选钛铁分离的影响机理.结果表明,在试验用量范围内,两种煤对还原铁指标的影响规律相近,煤用量低时钛磁铁矿还原不充分.随煤用量增加,被还原的金属铁越来越多,但粒度较小,与其他颗粒嵌布紧密,因此还原铁Fe品位低,Ti O2品位高,铁回收率则先提高后基本不变.所有煤用量下所得金属铁颗粒均纯净.和无烟煤相比,烟煤固定碳较低,还原气氛较弱,但灰分较高,有利于金属铁颗粒的聚集长大;因此相同用量的烟煤为还原剂时,焙烧矿中金属铁颗粒较少,但粒度较大,还原铁中Fe品位较高,铁回收率较低,Ti O2品位较低.     

钒钛磁铁精矿直接还原过程中金属铁颗粒长大特性

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验,研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大,金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比,用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大,这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明:Na2CO3和Na2SiO3的熔点较低,且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构,并生成一些低熔点物质,而SiO2能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散,从而促进金属铁颗粒长大.     

褐铁矿气基磁化焙烧及分选新技术

本研究是通过对某铁品位为30.16%褐铁矿采用制粒—气基磁化焙烧—磁选工艺进行试验研究。原料研究发现褐铁矿与脉石矿物的镶嵌关系较为复杂,属难选矿石。试验中对原料进行部分润磨处理后进行制粒为2mm～3mm,750℃下氧化焙烧5min,在气氛为CO/CO2/N2比为20/40/40气氛725℃焙烧温度10min,分选条件为磨矿90s、磁场强度为1.0KA/m下铁精矿品位达61.23%,此时的回收率达86.19%。