SiO2對(duì)微細(xì)粒鐵礦煤基直接還原—磁選的影響
2016-05-11 作者:佚名 網(wǎng)友評(píng)論 0 條
(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院,長(zhǎng)沙410083)
隨著日益顯著的環(huán)境與能源危機(jī),電爐煉鋼短流程將獲得了不斷的發(fā)展及推廣,直接還原鐵的生產(chǎn)與研究將越來(lái)越重要,立足于我國(guó)多煤少氣以及貧礦多、富礦少的資源現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)外對(duì)低品位鐵礦的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量的研究,對(duì)常規(guī)選礦工藝如磁選、浮選、分段磨礦-磁選以及相關(guān)的聯(lián)合流程方面做了大量的研究[1-2],采用高梯度磁選機(jī)、陰離子反浮選等流程可有效的處理部分低品位鐵礦,但適用的范圍有限,如對(duì)微細(xì)粒嵌布的赤鐵礦則效果很差。低品位鐵礦煤基直接還原-磁選工藝成為重要研究方向之一,在較高的還原溫度下進(jìn)行煤基直接還原,磨礦磁選可得到較高的鐵精礦品位和回收率[3-5],能有效地利用常規(guī)選礦方法難以處理的微細(xì)粒嵌布的赤鐵礦。然而在直接還原過(guò)程中由于低品位鐵礦含有大量的脈石礦物(如SiO2等),SiO2能夠和低價(jià)鐵氧化物發(fā)生固相反應(yīng)生成低熔點(diǎn)化合物,改變了還原焙燒產(chǎn)物的透氣性和擴(kuò)散特性,影響鐵氧化物的還原進(jìn)程。脈石礦物(如SiO2等)對(duì)不同類型鐵礦還原過(guò)程的影響的研究表明具有不同的特點(diǎn)。因此,對(duì)于脈石成分在直接還原過(guò)程中的行為及其表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)的研究對(duì)于我國(guó)的煤基直接還原技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑具有重要的意義。
研究表明,SiO2等對(duì)鐵礦物的還原過(guò)程有重要的影響,但在還原過(guò)程影響機(jī)理特別是對(duì)微細(xì)粒赤鐵礦還原過(guò)程的影響規(guī)律的研究較少,本文針對(duì)SiO2在微細(xì)粒鐵礦煤基直接還原中產(chǎn)生的作用,采用高品位磁鐵礦充分氧化并細(xì)磨后,配入不同比例的SiO2,采用壓團(tuán)-還原焙燒-磁選方法對(duì)微細(xì)粒鐵礦煤基直接還原過(guò)程進(jìn)行研究。
1.原料性能及試驗(yàn)方法
1.1原料性能
本次試驗(yàn)所采用鐵氧化物為某高品位磁鐵礦,其化學(xué)成分如表1所示,這種磁鐵礦的全鐵含量很高,脈石成分為SiO2、Al2O3、CaO、MgO等含量較低。磁鐵礦充分氧化并細(xì)磨后獲得本次試驗(yàn)所用赤鐵礦,其化學(xué)成分和粒度組成如表2和表3。從表2和表3可見(jiàn),磁鐵礦充分氧化獲得的赤鐵礦TFe為68.27%、FeO為1.52%,將氧化所得的赤鐵礦經(jīng)磨細(xì)后,得到小于0.020mm的粒級(jí)含量超過(guò)70%。
表1鐵精礦化學(xué)組成/%
TFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
K2O |
Na2O |
P |
S |
燒損 |
69.02 |
23.62 |
1.56 |
0.80 |
0.71 |
0.11 |
0.049 |
0.031 |
0.063 |
0.019 |
0.0050 |
0.40 |
表2 赤鐵礦化學(xué)組成/%
TFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
K2O |
Na2O |
P |
S |
68.27 |
1.52 |
1.53 |
0.78 |
0.69 |
0.11 |
0.049 |
0.031 |
0.063 |
0.019 |
0.0050 |
表3赤鐵礦粒度組成
粒度/mm |
+0.045 |
0.020~0.045 |
-0.020 |
含量/% |
8.17 |
19.66 |
72.13 |
本次試驗(yàn)所采用的脈石礦物為SiO2,試劑的純度是分析純級(jí)別,其具體化學(xué)成分組成如表4所示。
表4 SiO2主要化學(xué)組成/%
分析純?cè)噭?span lang="EN-US"> |
純度 |
含鐵量 |
氯化物 |
硫酸鹽 |
重金屬 |
SiO2 |
99.0 |
0.005 |
0.002 |
0.2 |
0.003 |
試驗(yàn)采用的還原劑為一種無(wú)煙煤,破碎篩分后取1~3mm粒級(jí)備用,其工業(yè)分析結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可以看出,還原煤固定碳含量高、灰分含量較低。
表5 還原煤工業(yè)分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
Mad |
Ad |
Vdaf |
Fcad |
7.73 |
9.95 |
6.16 |
76.16 |
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(fā)分。
1.2試驗(yàn)方法
為了研究SiO2對(duì)微細(xì)粒鐵礦煤基直接還原過(guò)程以及磨礦磁選的影響,本次試驗(yàn)采用高品位磁鐵礦充分氧化細(xì)磨后,配入一定比例的SiO2和膨潤(rùn)土,混勻后壓制成直徑10mm、高8~13mm的團(tuán)塊,干燥后取12~13個(gè)置于不銹鋼反應(yīng)罐中,上下各覆蓋一定量的還原煤,放入豎式電爐中在設(shè)定溫度下進(jìn)行一定時(shí)間還原焙燒,然后取出,蓋煤冷卻。還原團(tuán)塊經(jīng)人工破碎后進(jìn)行磨礦磁選,磨礦設(shè)備為RK/ZQM(BM)系列智能球磨機(jī),磁選設(shè)備為XCGS-73型磁選管,磨礦細(xì)度為-0.074mm大于85%,分選磁場(chǎng)強(qiáng)度為192.63KA/m。對(duì)還原后的產(chǎn)品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等檢測(cè),試驗(yàn)流程如圖1所示。
圖1 試驗(yàn)流程
……
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