菱铁矿磁化焙烧—磁选基础研究

摘要

随着钢铁行业的迅速发展，进口铁矿石量从2000年的0.7亿吨增长到2011年的6.86亿吨，增长了近10倍。进口铁矿石的价格也从2000年的26.6美元/吨增长到2011年的163.8美元/吨。随着中国钢铁产能的增加，2011年对进口铁矿石的依存度超过60％。而我国菱铁矿资源十分丰富，利用程度却不高，虽然回转窑磁化焙烧工艺成功获得了工业应用，但易结圈，作业率低，生产成本高。本文采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等现代测试技术对菱铁矿磁化焙烧反应历程、菱铁矿热分解动力学以及磁化焙烧-弱磁选工艺进行了研究，为强化磁化焙烧和高效开发菱铁矿焙烧新工艺提供理论指导。
　　 对焙烧过程中菱铁矿的物相转变和微观显微结构进行了研究，结果表明:菱铁矿无论是在低温(540℃)还是高温(800℃)及中性气氛条件下焙烧，其内外层的分解转化率都不一致，内层的分解和氧化总是滞后于外层的分解和氧化。菱铁矿在540℃焙烧时的反应历程为:FeCO3→Fe3O4→γ-Fe2O3→α-Fe2O3;在800℃焙烧时的反应历程为:FeCO3→FeOx→Fe3O4→γ-Fe2O3→α-Fe2O3。
　　 采用纯度为87％的菱铁矿进行了等温动力学研究，结果表明:菱铁矿热分解机理遵循Avrami-Erofeev随机成核和随后生长机理(n=1)，反应所需的活化能为46.17KJ/mol，指前因子A为23.02。
　　 对磁化率的研究表明:焙烧矿的磁化率并不是衡量焙烧效果的正确指标，但可以作为参考指标，由于Fe3O4和γ-Fe2O3都具有强磁性，因此焙烧矿的磁化率在比较宽的范围内都能达到比较好的磁选指标。
　　 对铁品位为35.43％的低品位菱铁矿进行了磁化焙烧-磁选工艺试验研究，通过工艺参数的优化，确定菱铁矿最佳焙烧制度为:焙烧温度800℃、焙烧时间15min、菱铁矿粒度16～10mm及在密闭的中性气氛中焙烧，焙烧矿经过一段磨矿（磨矿细度为-0.074mm占98％，-0.043mm占78％）和磁选管一次选别（磁场强度为0.19T），可获得铁品位为63.55％、回收率为95.76％的铁精矿。该铁精矿有害杂质S、P含量低，四元碱度较高(3.65)，属于自熔性磁铁精矿，具有良好的冶金性能。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 我国菱铁矿资源的特点及研究利用现状

1．1．1 我国菱铁矿资源的特点

1．1．2 我国菱铁矿选矿技术研究现状

1．1．3 菱铁矿资源的其它应用现状

1．2 磁化焙烧技术与应用现状

1．2．1 铁矿石磁化焙烧基本原理

1．2．2 磁化焙烧的分类

1．2．3 影响磁化焙烧的因素

1．2．4 磁化焙烧技术的应用现状

1．3 菱铁矿磁化焙烧理论研究现状

1．4 研究的目的和意义

第二章 原料性能与研究方法

2．1 原料性能

2．1．1 铁矿石

2．1．2 还原剂

2．2 试验研究方法

2．2．1 试验流程

2．2．2 试验方法及设备

2．2．3 分析方法

2．3 机理研究方法

2．3．1 纯矿物的制备

2．3．2 动力学研究

2．3．3 反应历程研究

2．3．4 热分解特性研究

第三章 磁化焙烧-磁选试验研究

3．1 磁化焙烧对磁选指标的影响

3．1．1 焙烧温度

3．1．2 焙烧时间

3．1．3 配煤量

3．1．4 菱铁矿粒度

3．2 焙烧矿磨矿-磁选试验

3．2．1 磨矿细度

3．2．2 磁场强度

3．2．3 阶段磨矿

3．3 磁选产品的性能研究

3．3．1 磁选产品的化学分析

3．3．2 磁性精矿的扫描电镜分析

3．4 本章小结

第四章 菱铁矿磁化焙烧机理研究

4．1 热力学研究

4．1．1 菱铁矿分解热力学

4．1．2 其他碳酸盐矿物对菱铁矿分解的影响

4．1．3 菱铁矿的热分解特性

4．2 等温动力学研究

4．3 焙烧过程物相转变

4．3．1 低温焙烧过程

4．3．2 高温焙烧过程

4．4 焙烧过程显微结构变化

4．4．1 低温焙烧过程

4．4．2 高温焙烧过程

4．5 焙烧过程磁化率的变化

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间研究成果