鄂西高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧同步脱磷机理

采用XRD和SEM分析方法研究了鄂西高磷鲕状赤铁矿添加脱磷剂后直接还原焙烧的产物及磁选后的最终产品. 结果表明,还原焙烧过程中添加的脱磷剂除具有脱磷效果外,对铁的还原也有促进作用. 脱磷剂可以使部分磷转化为易去除的可溶性磷酸盐,同时破坏鲕粒结构,使细磨-磁选后铁相易与脉石矿物分离从而达到脱磷效果,并且可以提高产品中铁的品位和回收率.     

某高磷鲕状赤铁矿磷赋存状态及还原焙烧脱磷研究

采用浸出、电渗析等试验方法研究了尼日利亚高磷鲕状赤铁矿中磷的赋存状态并采用XRD和SEM分析添加脱磷剂Na2CO3直接还原焙烧产物的特性.结果表明,含磷矿物主要是呈微细粒包裹体嵌布在铁矿物鲕粒的裂隙或孔洞中的纤磷钙铝石(CaAl3(OH)6(HPO4)(PO4))、蓝磷铝铁矿(FeAl2(PO4)2OH·6H2O)以及均匀分散在铁矿物中的磷.通过添加脱磷剂Na2CO3的还原焙烧磁选可实现高效铁磷分离.磷通过两种方式去除:一部分含磷矿物与金属铁分离,存在于脉石矿物中,通过磨矿磁选可以有效去除,一部分含磷矿物与Na2CO3反应生成溶于水的磷矿物,最终使得还原铁产品中的磷含量降低.     

高磷鲕状赤铁矿还原焙烧及微生物脱磷试验

以湖北鄂西某高磷鲕状赤铁矿为研究对象,采用还原焙烧-弱磁选方法进行试验,并用黑曲霉对磁选后精矿进行微生物浸出脱磷研究.试验结果表明,正交实验得出各因素对精矿品位的影响顺序从大到小依次为焙烧温度、焙烧时间、还原剂比例、磨矿粒度.最佳焙烧-弱磁选条件为焙烧温度900℃、焙烧时间25 min、还原剂配比6％、磨矿粒度-0.074 mm95.08％,在此条件下获得精矿品位57.25％、回收率90.20％的较好的选别指标.黑曲霉对精矿中的磷元素具有较强的脱除能力,微生物浸出作用8d后,在较低的矿浆浓度下矿石的脱磷率为79.68％,矿石中的含磷量由0.85％降低到0.17％.该研究为微生物用于铁矿石的脱磷提供了理论依据.     

高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷新脱磷剂

为开发高磷鲕状赤铁矿,采用直接还原焙烧的方法对含TFe品位为43.58%,磷含量0.83%的鄂西某宁乡式高磷鮞状赤铁矿进行系统研究。通过X线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对提铁降磷机理进行研究。研究结果表明:在配合使用NCP和新脱磷剂TS2种脱磷剂的条件下,可以获得TFe品位为91.35%、铁回收率为85.12%、磷含量为0.081%的直接还原铁粉。原矿加入脱磷剂焙烧后,含磷矿物的物相并没有发生变化,仍以氟磷石的形式存在,通过细磨磁选实现提铁降磷。加入的脱磷剂有助于破坏鲕状结构,使金属铁颗粒与脉石颗粒的接触面变得平滑、清晰,改善高金属铁和脉石的解离条件,同时脱磷剂还能促进中间产物铁橄榄石的还原。     

助磨剂对鄂西高磷鲕状赤铁矿磨矿的影响

鄂西高磷鲕状赤铁矿在微细粒磨矿时黏度非常高,严重影响磨矿效率,导致磨矿能耗大幅上升。用助磨剂六偏磷酸钠和三聚磷酸钠对鄂西高磷鲕状赤铁矿进行降黏度磨矿试验。结果表明,添加两种助磨剂均可降低矿浆的黏度,助磨剂添加量为0.2%时降黏和助磨效果最佳;助磨剂使球磨机的生产能力得到显著提高,其相对增量最高可达144%,磨矿时间为5min时助磨效果最佳。添加助磨剂后磨矿产品中粒度小于38μm的颗粒含量明显增加,两种助磨剂都能有效降低磨矿的能耗,最大能耗降幅为57.14%。     

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.     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响

研究还原剂种类及用量对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响.添加脱磷剂Na2CO3,在提铁降磷的同时能降低还原铁的硫含量;还原剂用量的增加都能促进铁还原,但使用灰分和固定碳含量较高或挥发分含量较低的还原剂时,不利于降磷.焙烧产物的X射线衍射分析表明:添加脱磷剂Na2CO3时,随着还原剂用量的增加,焙烧产物中金属铁含量增加,浮氏体和石英含量降低;使用灰分含量较高的还原剂时,随其用量的增加,灰分会消耗Na2 CO3,从而减弱其对于铁还原的促进作用;还原剂用量相同时,石煤、烟煤、焦炭和褐煤所得焙烧产物中金属铁含量逐渐增加,浮氏体含量逐渐降低.总体来看,褐煤作为还原剂时铁磷分离效果最好,其次为烟煤,焦炭和石煤.     

煤的挥发分对高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧的影响

在相同还原焙烧条件和等量添加剂下,系统研究了煤基还原剂中的挥发分对鄂西高磷鲕状赤铁矿在直接还原焙烧过程中对含铁和磷矿物的影响.通过XRD及SEM分析对煤基中挥发分的作用机理进行初步阐述.研究结果表明,煤的挥发分有利于铁回收率的提高,对降低铁产品中磷不利.经过类高温干馏的两种煤种的原煤作为还原剂时,焙烧产品新生成脉石矿物不同,并且原矿中鲕绿泥石和石英等会与含铁矿物发生复杂的化学反应,原矿中含磷矿物大部分仍以氟磷灰石形式存在,但少部分含磷矿物仍会参与还原焙烧的反应.     

生物质木炭用于鲕状高磷铁矿除磷

针对难处理的鲕状高磷铁矿,提出了首先采用高气化性生物质木炭制备含碳球团,然后通过直接还原--高温熔分的方法,成功实现了该铁矿的除磷提铁.直接还原实验采用管式炉.考察了还原温度、生物质木炭加入比例(碳氧摩尔比)和气氛等条件对样品还原行为的影响,并确定了适宜的还原条件为温度1373K、配碳量0.9、时间15~25min以及气氛PCO2/PCO=1∶1.在此条件下,样品的金属化率和残碳质量分数分别在75%~80%和0.69%~0.11%的范围内.通过对该金属化球团的X射线衍射和扫描电镜--能谱分析发现:还原后样品中的主要物相为金属铁、磷灰石和硅酸三钙;磷没有被还原而仍以磷灰石的形式存在于脉石中.高温熔分实验采用Si--Mo棒高温箱式炉.实验结果得到磷质量分数为0.4%的铁样.在熔分体系中进一步添加相对质量为2%~4%的Na2CO3,可以得到磷质量分数在0.3%以下的铁样.基于以上分析,证明了采用生物质木炭用于高磷铁矿的除磷提铁是可行的.     

燃料对高磷鲕状赤铁矿气化脱磷的影响

以酒泉烟煤、阳泉无烟煤、焦煤混合物和木炭作为燃料,在900℃下模拟烧结预热层进行焙烧,研究燃料种类和用量对气化脱磷的影响。结果表明：由于不同煤和木炭的挥发分不同,对于气化脱磷的影响不同,在配碳量为4％时,挥发分最高的烟煤脱磷效果最好。     

微波预处理条件对鄂西鲕状赤铁矿磨矿效率的影响

以鄂西鲕状赤铁矿为研究对象,采用不同功率与加热时间对其进行微波预处理,研究矿样在微波场中的升温特性,考察预处理前后矿样形貌、比表面积及孔隙率变化,分析所得矿样的磨矿效率、邦德磨矿功指数及过程功耗。结果表明,当微波功率为1~3kW时,矿石可在90s内被迅速加热至400℃以上,且升温速率随功率的增大而增加;经不同条件微波预处理后,赤铁矿与脉石颗粒间出现明显裂缝,矿石比表面积与孔隙率分别提升43.8%~51.9%和20.9%~40.0%;相同磨矿条件下,经功率为2kW、时间为45s处理后的矿样,-0.038mm和-0.074 mm粒级产品产率最高可提升37.2%和43.4%,邦德磨矿功指数最多可下降13.6%;微波预处理有助于降低磨矿过程功耗,当磨矿产品中-0.038 mm粒级产率为49.2%时,最大能耗降幅为21.4%。     

鲕状赤铁矿生物质低温磁化焙烧

对生物质磁化鲕状赤铁矿石进行研究,包括磁化温度、磁化时间、生物质用量以及赤铁矿石粒度对磁化效果的影响.在磁化温度为600℃,赤铁矿石与生物质的质量比为10：2的情况下,利用生物质热解产生的气体和焦油在30 min内可以完全磁化粒度为0.074 mm (>72.5%)的赤铁矿石,验证了生物质替代煤基还原剂进行磁化焙烧具有一定的可行性.此外,矿石粒度对磁化焙烧还原度的影响比较大,矿石粒度越大,完全磁化所需时间越长.根据生物质还原剂的特点,适当地减小矿石粒度可以有效改善赤铁矿石的磁化性能.     

含锌粉尘内配碳球团还原模型

以转底炉处理钢铁厂含锌粉尘为背景,结合转底炉实际生产工艺条件,建立了含锌粉尘内配碳球团直接还原一维非稳态数学模型.模型不仅考虑了铁氧化物的还原反应和碳的气化反应,还加入了氧化锌的还原反应,并通过实验验证了模型的准确性.利用计算结果分析讨论了炉温、球团半径及孔隙率对球团还原的影响.炉温对球团的金属化率和脱锌率均有显著影响,孔隙率和球团半径仅对球团的金属化率影响较小,而对脱锌率基本没有影响.     

含铌铁精矿含碳球团还原过程中微观结构变化研究

借助SEM、EDS、XRD、化学分析等手段,对不同还原焙烧条件下含铌铁精矿含碳球团的金属化率、形貌、物相组成及元素分布等进行表征,在实验室模拟转底炉条件下研究了直接还原过程中铁矿物和钛、铌矿物的微观结构变化。结果表明,适当地提高还原温度或延长还原时间,有助于提高球团的金属化率,本实验条件下,在还原温度1100℃时保温20min,球团金属化率达到最大,约为86%;此外,随着还原温度的升高或还原时间的延长,金属铁不断聚集、长大,形成较大的金属颗粒,并逐渐连结形成网状结构,渣铁明显分离,含铌、钛矿物也聚集在一起分布在渣相中,为后续铌和钛的富集提供了有利条件。     

矿粉粒度及反应温度对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的影响

为探索利用高磷鲕状赤铁矿作为炼钢原料的新途径,在CH4-H2气氛下对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁进行了实验研究,探讨了矿粉粒度对还原和碳化的影响。采用热重法、SEM-EDS和XRD分别对实验中试样还原失重过程、高磷鲕状赤铁矿矿相和碳化产物进行了分析。实验得到120~160目粒度矿粉的反应活化能最低,还原反应活化能为44.95kJ/mol,碳化阶段表观活化能为9.71kJ/mol。从反应速率的角度,利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳温度为1 023K,矿粉的最佳粒度为120~160目,总体来讲,温度比矿粉粒度对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁反应速率的影响大。     

难选鲕状赤铁矿深度还原-磁选实验研究

针对国内某种难选鲕状赤铁矿的特点,进行了深度还原--磁选实验研究,探讨了还原温度、还原时间、二元碱度、磨矿细度和磁场强度等不同实验条件对渣铁分离效果和产品指标的影响.通过光学显微分析、X射线衍射分析、SEM和化学分析等手段确定了原矿与产品的物相组成与特点.在还原温度为1200℃、还原时间为2h及二元碱度为0.2的工艺条件下,获得了品位为91.94%、回收率为95.85%的铁精矿粉.分析表明,所得铁精粉的品位高,有害杂质少.     

Strengthening iron enrichment and dephosphorization of high-phosphorus oolitic hematite using high-temperature pretreatment

The efficient development and utilization of high-phosphorus oolitic hematite is of great strategic significance for the sustainable supply of iron-ore resources in China. In this paper, the mechanism of high-temperature pretreatment for enhancing the effect of iron enrichment and dephosphorization in the magnetization roasting–leaching process was studied by X-ray diffraction(XRD), vibration sample magnetometer(VSM), scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry(SEM–EDS). Compared with the process without high-temperature pretreatment, the iron grade of the magnetic separation concentrate after high-temperature pretreatment had increased by 0.98%, iron recovery rate had increased by 1.33%, and the phosphorus content in the leached residue had decreased by 0.12%. High-temperature pretreatment resulted in the dehydration and decomposition of hydroxyapatite, the dehydration of limonite and the thermal decomposition of siderite,which can produce pores and cracks and weaken the compactness of the ore, improve the magnetization characteristics of roasted ore, and strengthen the iron enrichment and dephosphorization during the magnetization roasting and leaching process.