一种添加剂强化赤铁矿磁化焙烧的方法

摘要

一种添加剂强化赤铁矿磁化焙烧的方法，按以下步骤进行：（1）将磁铁矿精矿作为添加剂，加入到赤铁矿粉中并充分混匀；（2）以气体还原剂或固体还原剂为介质，对混合矿粉进行焙烧；（3）水淬冷却至常温，然后进行磨矿和磁选分离，获得磁铁矿粉。本发明的添加剂易于获取，可直接采用铁矿选厂的磁铁矿精矿，铁回收率高，不改变现有的磁化焙烧的任何设备和流程，具有投资低、操作简单、经济适用的特点。

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工、冶金技术领域，特别涉及一种添加剂强化赤铁矿磁化焙烧的方法。

背景技术

我国有大量常规选矿方法难以利用的赤铁矿资源，实现其利用可增加我国可利用铁矿石资源储量，缓解铁矿石供应紧张的局面，提高铁矿石供应安全的保障程度。磁化焙烧预处理-磁选是难选赤铁矿资源开发利用典型、有效的方法，即将赤铁矿石在一定的气氛条件下加热进行化学反应，选择性地使其中的弱磁性赤铁矿（Fe₂O₃）转变为强磁性的磁铁矿（Fe₃O₄），而脉石矿物磁性几乎不变。

通过磁化焙烧预处理人为地增大了有用铁矿物与脉石矿物的磁性差异，提高了赤铁矿石的可选性。为此，选矿科技工作者早在20世纪初就已开始研发铁矿石磁化焙烧技术，根据反应器类型的不同，磁化焙烧可分为竖炉磁化焙烧、回转窑磁化焙烧、流态化磁化焙烧和微波磁化焙烧。但上述方法集中在工艺优化及装备改进方面，均无法彻底解决赤铁矿向磁铁矿转化的反应速度慢、效率低及反应不充分等共性问题。因此，强化赤铁矿磁化焙烧过程的相关技术和方法还有待开发。

发明内容

本发明的目的是针对现有赤铁矿磁化焙烧预处理过程中赤铁矿向磁铁矿转化效率低等技术问题，提供一种添加剂强化赤铁矿磁化焙烧的方法，提高赤铁矿向磁铁矿还原的转化率，同时缩短焙烧时间，达到高效快速生产的目的。

本发明的方法按以下步骤进行：

（1）将细度≤100目的磁铁矿精矿作为添加剂，加入到细度≤50目的赤铁矿粉中并充分混匀，利用矿粉颗粒间的聚团性能使添加剂负载到赤铁矿颗粒表面充当晶种，形成混合矿粉；其中磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为（0.1~1）:10；

（2）以气体还原剂为介质，将混合矿粉置于流态化还原停留槽中，进行悬浮态磁化焙烧，焙烧温度为500~600℃，焙烧时间为0.5~5min，获得焙烧矿；或者以固体还原剂为介质，将混合矿粉置于回转窑中进行磁化焙烧，焙烧温度为750~900℃，焙烧时间为5~30min，获得焙烧矿；

（3）将焙烧矿水淬冷却至常温，然后进行磨矿和磁选分离，获得磁铁矿粉和非磁性脉石尾矿。

上述的磁铁矿精矿的铁品位为43~72%。

上述的赤铁矿的铁品位≥30%。

上述的气体还原剂为CO、H₂或水煤气，悬浮态磁化焙烧时，气体还原剂的表观流速为0.1~0.3m/s。

上述的磁铁矿粉的铁品位≥66%。

上述方法中，固体还原剂为烟煤、褐煤、泥炭、生物质炭和提质煤中的一种或两种以上的混合物，固体还原剂的用量为混合矿粉总重量的5~15%。

上述的磨矿和磁选分离是指：将水淬后的焙烧矿磨细至细度≤325目，然后在80kA/m的磁场强度下进行磁选。

上述的步骤（2）中，赤铁矿向磁铁矿的转化率为85~97%。

上述的步骤（3）中，铁的回收率为80~95%。

本发明的原理简述如下：

添加剂中磁铁矿组分在磁化（还原）焙烧过程中负载在赤铁矿颗粒表面充当晶种（亦称核化剂），一方面明显降低赤铁矿向磁铁矿转化的反应核化势垒，为新生磁铁矿的形核及长大提供反应界面，提高结晶速率；另一方面，可促进赤铁矿快速还原为磁铁矿晶粒，缩短反应时间。总体上表现为提高了赤铁矿向磁铁矿还原转变的反应转化率，改善了焙烧产品的质量，为后续高效的磁选回收铁创造了物质条件。

与现有处理难选赤铁矿的磁化焙烧预处理方法相比，本发明具有如下突出优点：

（1）添加剂易于获取，可直接采用铁矿选厂的磁铁矿精矿，具有显著促进赤铁矿向磁铁矿转化的效果；

（2）可显著缩短磁化焙烧时间，铁回收率高；在优选条件下，获得的产品中Fe的含量大于66%，铁回收率高于90%，可用作优质炼铁炉料。

（3）本发明不改变现有的磁化焙烧的任何设备和流程，具有投资低、操作简单、经济适用的特点。

附图说明

图1为本发明一种添加剂强化赤铁矿磁化焙烧的方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的方法不限于实施例。

本发明实施例中的烟煤、褐煤、泥炭、生物质炭和提质煤为市购产品。

本方法可有效强化赤铁矿向磁铁矿的转化过程，使反应转化率和铁回收率相对于不使用添加剂分别提高10~20%和5~20%，并且可针对不同赤铁矿粉的种类特点调整添加剂的用量，以达到最佳的强化效果。

实施例1

将细度≤100目的磁铁矿精矿作为添加剂，加入到细度≤50目的赤铁矿粉中并充分混匀，利用矿粉颗粒间的聚团性能使添加剂负载到赤铁矿颗粒表面充当晶种，形成混合矿粉；其中磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为0.1:10；磁铁矿精矿的铁品位为70.5%，赤铁矿的铁品位31%；

以气体还原剂为介质，将混合矿粉置于流态化还原停留槽中，进行悬浮态磁化焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为5min，获得焙烧矿；所述的气体还原剂为CO，悬浮态磁化焙烧时，气体还原剂的表观流速为0.1m/s；

将焙烧矿水淬冷却至常温，再磨细至细度≤325目，然后在80kA/m的磁场强度下进行磁选，获得磁铁矿粉和非磁性脉石尾矿；其中磁铁矿粉的铁品位66.4%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为85%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为82%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）；

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为76.6%，铁的回收率为74.3%。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

（1）磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为0.5:10；磁铁矿精矿的铁品位为54%，赤铁矿的铁品位34%；

（2）以气体还原剂为介质，将混合矿粉置于流态化还原停留槽中，进行悬浮态磁化焙烧，焙烧温度为600℃，焙烧时间为0.5min，获得焙烧矿；所述的气体还原剂为H₂，悬浮态磁化焙烧时，气体还原剂的表观流速为0.3m/s；

（3）磁铁矿粉的铁品位66.7%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为92%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为89%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）。

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为75.3%，铁的回收率为72.4%。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

（1）磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为1:10；磁铁矿精矿的铁品位为43%，赤铁矿的铁品位33%；

（2）以气体还原剂为介质，将混合矿粉置于流态化还原停留槽中，进行悬浮态磁化焙烧，焙烧温度为550℃，焙烧时间为2min，获得焙烧矿；所述的气体还原剂为水煤气，悬浮态磁化焙烧时，气体还原剂的表观流速为0.2m/s；

（3）磁铁矿粉的铁品位67.2%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为97%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为95%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）。

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为76.3%，铁的回收率为71.8%。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

（1）磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为0.2:10；磁铁矿精矿的铁品位为70%，赤铁矿的铁品位35%；

（2）以固体还原剂为介质，将混合矿粉置于回转窑中进行磁化焙烧，焙烧温度为750℃，焙烧时间为30min，获得焙烧矿；所述的固体还原剂为烟煤，固体还原剂的用量为混合矿粉总重量的5%；

（3）磁铁矿粉的铁品位66.5%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为88%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为84%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）；

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为80.8%，铁的回收率为78.5%。

实施例5

方法同实施例1，不同点在于：

（1）磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为0.6:10；磁铁矿精矿的铁品位为49%，赤铁矿的铁品位32%；

（2）以固体还原剂为介质，将混合矿粉置于回转窑中进行磁化焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为15min，获得焙烧矿；所述的固体还原剂为烟煤和褐煤的等质量混合物，固体还原剂的用量为混合矿粉总重量的10%；

（3）磁铁矿粉的铁品位66.9%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为90%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为89%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）；

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为78.5%，铁的回收率为75.4%。

实施例6

方法同实施例1，不同点在于：

（1）磁铁矿精矿与赤铁矿粉的质量比为0.8:10；磁铁矿精矿的铁品位为46%，赤铁矿的铁品位36%；

（2）以固体还原剂为介质，将混合矿粉置于回转窑中进行磁化焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为5min，获得焙烧矿；所述的固体还原剂为泥炭、生物质炭和提质煤的等质量混合物，固体还原剂的用量为混合矿粉总重量的15%；

（3）磁铁矿粉的铁品位67.1%，赤铁矿向磁铁矿的转化率为96%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得），铁的回收率为94%（扣除添加剂中磁铁矿量计算所得）；

在不使用添加剂的情况下，按上述方法进行对比试验，赤铁矿向磁铁矿的转化率为82.5%，铁的回收率为77.3%。