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(zhì)相近等特點，難以用常規(guī)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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)橐合?，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(fā)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(chǔ)上提出了低溫快速還原-磁選工藝，并完成了回轉(zhuǎn)窯直接還原工業(yè)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(jié)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(jié)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(guān)系十分復(fù)雜。赤鐵礦粒度極其細小，小于0.01mm部分占赤鐵礦質(zhì)量分數(shù)的39.94%，分散程度高，主要呈星點狀無規(guī)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(yè)分析結(jié)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(fā)分。

 

1.2實驗方法

1.2.1 內(nèi)配煤球團回轉(zhuǎn)窯還原

直接還原工業(yè)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(zhuǎn)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(zhì)為從回轉(zhuǎn)窯尾端排出的高溫煙氣，干燥圓筒排出的尾氣經(jīng)過除塵后排放。生球經(jīng)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(zhuǎn)窯中進行還原。回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Ф1.5m×15m，從窯頭的噴槍噴入煤供熱。物料隨著回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動從窯尾運行到窯頭，高溫的物料從窯頭排出，物料在窯內(nèi)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(jīng)過冷卻后溫度降至130℃以下，然后經(jīng)過干式磁選機將磁性物料和殘煤的分離；分離后的殘煤經(jīng)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(zhuǎn)窯中。

 

回轉(zhuǎn)窯是整個工業(yè)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(zhuǎn)窯的外徑為1.5m，內(nèi)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?；剞D(zhuǎn)窯頭中心位置設(shè)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(nèi)，為回轉(zhuǎn)窯提供熱量?；剞D(zhuǎn)窯的溫度由7個內(nèi)置的熱電偶監(jiān)測，熱電偶的位置如圖5所示。在熱電偶徑向?qū)γ嬖O(shè)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(nèi)用于助燃。

1.2.2 內(nèi)配煤球團回轉(zhuǎn)窯還原過程解析

回轉(zhuǎn)窯煤基直接還原是一個極其復(fù)雜的過程，為查明內(nèi)配煤球團在窯內(nèi)的還原歷程，當回轉(zhuǎn)窯運行的結(jié)果穩(wěn)定后，將回轉(zhuǎn)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(qū)域。

 

2 結(jié)果與討論

……

 關(guān)注“driinfo",手機上同步看直接還原、鋼鐵業(yè)內(nèi)文章