菱铁矿流态化磁化焙烧机理及合理粒度上限研究

摘要

菱铁矿理论含铁品位低，即使作为配矿用于烧结也会因CO2析出而影响烧结强度；因而高效利用菱铁矿的唯一途径是磁化焙烧。多级循环流态化磁化焙烧克服了传统的竖炉、回转窑、沸腾炉焙烧菱铁矿存在的传热传质差、焙烧不均匀、能耗高等缺点。前人对菱铁矿流态化磁化焙烧的机理研究甚少，该技术适用的合理粒度上限尚未提出。
　　本文利用X射线衍射、矿相显微镜、热重分析等现代检测技术对含 Mg、Mn类质同像元素的菱铁矿在流态化磁化焙烧过程中的物相变化和动力学机理进行了研究；通过正交试验分析了颗粒粒度、焙烧温度、焙烧时间之间的相互关系；提出了适合菱铁矿流态化磁化焙烧的合理粒度上限。热力学分析表明：菱铁矿中类质同像的 MnCO3、MgCO3和矿石中含有的CaCO3在焙烧过程中不会对FeCO3的分解产生抑制作用；反而当温度高于570℃时，CO2的扩散有助于把FeO氧化成Fe3O4，对FeCO3分解生成Fe3O4有利。物相转变研究结果表明：550℃、600℃、650℃FeCO3分解产生Fe3O4，未见FeO相出现；700℃、750℃、800℃FeCO3分解前期产生 Fe3O4和FeO，随着焙烧时间延长FeO转化成Fe3O4，最后FeCO3全部转化成Fe3O4。等温动力学研究结果表明：菱铁矿流态化磁化焙烧热分解动力学符合三级化学反应控制机理模型，其活化能为156.23KJ/mol，指前因子lgA为7.6菱铁矿流化特性研究结果表明：颗粒粒度大于0.5mm以后，所需流化气体速度显著增大，其流化效果变差。正交试验表明：温度是影响菱铁矿流态化磁化焙烧转化率的主要因素，其次是粒度，然后是时间；在800℃下，大于0.3mm粒级焙烧转化率达到85％以上所需焙烧时间大于107s。物料在400Kg/h多级循环流态化磁化焙烧装置内的停留时间为90-100s，焙烧温度800℃以内适合该装置的粒度上限是0.30mm；预测60万t/a装置的粒度上限亦为0.3mm。

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第1章 文献综述

1.1我国菱铁矿资源特点

1.2菱铁矿选矿研究现状

1.3菱铁矿磁化焙烧机理研究

1.4磁化焙烧技术与应用现状

1.5论文研究的目的、意义和内容

第2章 矿样性质及研究方法

2.1试验矿样

2.2试验方法

第3章 菱铁矿流态化磁化焙烧机理研究

3.1菱铁矿热分解特性研究

3.2焙烧过程物相转变研究

3.3 流态化磁化焙烧动力学研究

3.4流态化磁化焙烧-弱磁选试验研究

3.5本章小结

第4章 菱铁矿流化特性试验研究

4.1临界流化速度和带出速度

4.2空床气体流量与分布板压力降试验研究

4.3不同粒级菱铁矿流化特性试验研究

4.4流化气体速度影响试验

4.5本章小结

第5章 不同粒级菱铁矿流态化磁化焙烧试验研究

5.1正交试验设计及回归分析

5.2正交试验结果分析

5.3回归模型的应用

5.4+0.30mm粒级流态化磁化焙烧试验

5.5流态化磁化焙烧粒度上限选择

5.6本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢