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      1. 難選冶低品位鐵礦資源高效富集回收新工藝中試研究

        2020-04-15 10:56:38 作者:huangj 來源: 瀏覽次數:0 網友評論 0

        本文以某微細粒難選赤鐵礦為研究對象,進了內配煤球團回轉窯還原工業試驗。
         鐘榮海,黃柱成,易凌云

        中南大學資源加工與生物工程學院

        低品位赤鐵礦是我國難選鐵礦資源中的一種,其具有鐵品位低、硅酸鹽含量高、鐵氧化物晶粒微細(平均粒度在0.045mm以下),以及鐵氧化物與含鐵硅酸鹽脈石礦物共生緊密、物理化學性質相近等特點,難以用常規選礦方法進行有效的富集[1-4]。該類赤鐵礦石總儲量將近30億噸,如果這部分鐵礦資源能得到有效的利用,對緩解我國鐵礦石資源壓力具有重要的幫助。

        采用直接還原-磁選方法處理該類鐵礦石是目前研究熱點之一,在還原溫度1000-1200℃和還原時間60min-120min的條件下,還原產品的金屬化率在85%以上;磨礦、磁選后精礦鐵品位、鐵回收率分別在85%-95%和80%以上[5-7]。但該類鐵礦石硅含量較高,在還原過程中生成的FeO會與SiO2生產鐵橄欖石(Fe2SiO4)。鐵橄欖石易與其他化合物形成低熔點體系[8],在高溫下轉變為液相,阻礙鐵氧化物的進一步還原。此外,鐵橄欖石本身難以被還原[9-10],從而造成鐵元素的流失。

        直接還原-磁選法近年來成為處理該類鐵礦石的研究熱點,但推薦的還原溫度較高、時間長,且大多停留在理論研究和實驗室開發階段。本文以某微細粒赤鐵礦為研究對象,在對鐵礦工藝礦物學研究的基礎上提出了低溫快速還原-磁選工藝,并完成了回轉窯直接還原工業試驗。

        1 原料性能與試驗方法

        1.1原料性能

        鐵礦是來自湖南某地,其化學成分如表1所示,X射線衍射結果如圖1所示。

         

        由表1可知,該鐵礦鐵品位僅為33.86%;脈石主要是SiO2(40.61%),其次是Al2O3,有害元素P、 S含量較低。由圖1可知鐵礦中主要含鐵礦物為赤鐵礦;主要脈石為石英,并伴生有少量的絹云母和綠泥石。

         

        圖2為鐵礦的掃描電鏡分析圖譜,表2為礦石中鐵氧化物的嵌布粒度分析結果。由圖2和表2可知,礦石中主要含赤鐵礦(Fe2O3)和石英(SiO2)兩種礦物,兩者呈浸染狀相互交生,嵌布關系十分復雜。赤鐵礦粒度極其細小,小于0.01mm部分占赤鐵礦質量分數的39.94%,分散程度高,主要呈星點狀無規則地分布。將鐵礦石破碎、磨細(小于0.037mm部分占71.20%)用于造球。實驗所用的還原煤工業分析結果如表3所示。將還原煤破碎、磨細(小于0.037mm占58.89%)用于造球。

         

        注:Fcad為空氣干燥基固定碳;Mad為空氣干燥基水分; Ad為干基灰分;Vdaf為干基揮發分。

         

        1.2實驗方法

        1.2.1 內配煤球團回轉窯還原

        直接還原工業試驗的流程如圖3所示,流程主要包括鐵礦和煤磨細、造球、干燥、回轉窯還原、冷卻和干式磁選等。將生球(直徑為3-8mm)用皮帶運輸機運入圓筒干燥機中進行脫水,干燥筒的直徑為1.8m,干燥介質為從回轉窯尾端排出的高溫煙氣,干燥圓筒排出的尾氣經過除塵后排放。生球經過部分脫水后進行篩除小于3mm的部分,篩上大于3mm的球團和部分煤從窯尾加入回轉窯中進行還原。回轉窯規格為Ф1.5m×15m,從窯頭的噴槍噴入煤供熱。物料隨著回轉窯的轉動從窯尾運行到窯頭,高溫的物料從窯頭排出,物料在窯內的運行過程在100min左右。高溫物料進入到圓形的冷卻筒中,冷卻筒上半部分噴淋冷卻水,冷卻筒下半部分浸入水中。物料經過冷卻后溫度降至130℃以下,然后經過干式磁選機將磁性物料和殘煤的分離;分離后的殘煤經過3mm的篩子進行篩分,大于3mm的殘煤部分從窯尾部和球團加入回轉窯中。

         

        回轉窯是整個工業試驗最重要的部分,其示意圖和照片分別如圖4和5所示。回轉窯的外徑為1.5m,內徑為1.0m,長度為15m,與水平面成2.86°的傾斜角放置。物料從窯尾加入,從窯頭排出。回轉窯頭中心位置設有一個直徑為0.058m的噴槍,通入壓縮空氣(一次風)將煤粉顆粒噴入到窯內,為回轉窯提供熱量。回轉窯的溫度由7個內置的熱電偶監測,熱電偶的位置如圖5所示。在熱電偶徑向對面設有風管,并與窯身風機(二次風機)相連,二次風機將空氣(二次風)鼓入窯內用于助燃。

        1.2.2 內配煤球團回轉窯還原過程解析

        回轉窯煤基直接還原是一個極其復雜的過程,為查明內配煤球團在窯內的還原歷程,當回轉窯運行的結果穩定后,將回轉窯進行了停窯,并沖入大量的氮氣冷卻,然后取樣分析研究。取樣方法如圖6所示,每0.5m作為一個取樣區域。

         

        2 結果與討論


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