氧化鐵礦的磁化焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鐵礦的磁化焙燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是鐵礦石需求大國，在我國鐵礦石供應(yīng)中，國外進(jìn)口比例超過了 50%。鋼鐵企業(yè)為了降低成本，更愿意尋求國內(nèi)礦石。但是我國的礦石儲備資源雖然豐富，但是貧礦多，平均品位以15%?25%為主。而鋼廠需要大量高品位的鐵精粉原料來冶煉，隨著磁性鐵礦的開采貧化，生產(chǎn)成本逐年加大。為了滿足鋼廠需求，降低選礦成本，鐵含量高的弱磁性氧化鐵礦進(jìn)入了人們的視野。但是對于弱磁性氧化鐵礦直接選礦金屬回收率低、環(huán)境污染嚴(yán)重，鐵品位始終無法得到有效的提升。而磁化焙燒則可以轉(zhuǎn)變?nèi)醮判詾閺?qiáng)磁性，以此提高弱磁性氧化鐵礦的利用率。
[0003]磁化焙燒是屬于還原焙燒，將弱磁性的氧化鐵礦和還原劑混合后，在高溫的還原氣氛下，以此實(shí)現(xiàn)弱磁性氧化鐵礦的磁化?，F(xiàn)有的還原焙燒工藝中Fe2O3被還原至Fe 304，還原反應(yīng)溫度是一個持續(xù)升高的狀態(tài)，即整個還原焙燒的過程僅存在一個從低溫預(yù)熱到高溫還原的過程。當(dāng)高溫還原反應(yīng)結(jié)束后，還原焙燒工藝也就此結(jié)束，被磁化的礦料進(jìn)入下一個選礦的階段。而現(xiàn)有的還原焙燒工藝雖能夠磁化弱磁性的氧化鐵礦，但是磁化率往往都在60 %以下，造成了焙燒成本十分高，磁性鐵回收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種氧化鐵礦的磁化焙燒方法，使氧化鐵礦能夠有效地提尚磁化率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種氧化鐵礦的磁化焙燒方法，其特征在于:在密封的反應(yīng)容器中加入待焙燒物料，物料是粉末和顆粒的混合物，細(xì)度為-7?-10_ ;物料包括94.3%?97.1 %的氧化鐵礦、1.8%?3.7%的煙煤和I %?2.2%的Na2CO3，煙煤作為還原劑，Na2CO3作為催化劑；
[0006]步驟一，將反應(yīng)容器升溫至500°C時，物料開始緩慢反應(yīng)，煙煤中的C與物料中攜帶的O2發(fā)生反應(yīng)生成CO2和CO，反應(yīng)容器形成弱還原氣氛；此反應(yīng)區(qū)間為升溫區(qū)，升溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的30% ；
[0007]l、C+02= CO2 (高溫)
[0008]2、C+C02 = 2C0 (高溫)
[0009]步驟二，將反應(yīng)容器溫度繼續(xù)升至820°C?850°C，CO與氧化鐵礦中的Fe2O3在似20)3的催化下快速發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生CO 2與Fe 304;于此同時，作為催化劑的Na 2C03游離出Na+加速破壞Fe 203分子晶格，促使Fe 304晶粒合并長大；此反應(yīng)區(qū)間為高溫區(qū)，高溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的40% ;在高溫區(qū)一半以上的Fe2O3完成還原反應(yīng)；
[0010]l、3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 (高溫)
[0011]2、Na2C03—Na + (高溫)
[0012]步驟三，將反應(yīng)容器溫度降至并維持在780 °C?820°C，C0繼續(xù)與步驟二中未被還原的Fe2O3完成后續(xù)的還原反應(yīng)，產(chǎn)生0)2與Fe 304;步驟三中Fe 304與步驟二中的Fe 304合并長大；此反應(yīng)區(qū)間為保溫區(qū)，保溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的30%
[0013]1、3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 (高溫)。
[0014]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦是以Fe2O3為主的赤鐵礦、赤磁鐵礦、揭鐵礦、揭赤鐵礦或麵狀赤鐵礦等。
[0015]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量26%的赤鐵礦，物料中包括94.3%的赤鐵礦、3.7%的煙煤和2%的Na2CO3，升溫區(qū)為6.9min，高溫區(qū)為9.2min，保溫區(qū)為6.9min。
[0016]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量39 %的赤鐵礦，物料中包括97.1 %的赤鐵礦、
1.9%的煙煤和I %的Na2CO3,升溫區(qū)為6.6min，高溫區(qū)為8.8min，保溫區(qū)為6.6min。
[0017]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量33%的赤磁鐵礦，物料中包括96.5%的赤磁鐵礦、2.5%的煙煤和I %的Na2CO3,升溫區(qū)為6.6min，高溫區(qū)為8.8min，保溫區(qū)為6.6min。
[0018]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量36%的揭鐵礦，物料中包括95.5%的揭鐵礦、3%的煙煤和1.5%的Na2CO3，升溫區(qū)為7.5min，高溫區(qū)為lOmin，保溫區(qū)為7.5min。
[0019]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量35 %的赤揭鐵礦，物料中包括96 %的赤揭鐵礦、3%的煙煤和1%的Na2CO3，升溫區(qū)為7.8min，高溫區(qū)為10.4min，保溫區(qū)為7.8min。
[0020]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量36%的赤揭鐵礦，物料中包括95.5%的赤揭鐵礦、3%的煙煤和1.5%的Na2CO3，升溫區(qū)為6.3min，高溫區(qū)為8.4min，保溫區(qū)為6.3min。
[0021]進(jìn)一步，所述氧化鐵礦為全鐵含量42%的鮞狀赤鐵礦，物料中包括96%的鮞狀赤鐵礦、1.8%的煙煤和2.2%的NafO3，升溫區(qū)為6min，高溫區(qū)為8min，保溫區(qū)為6min。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于，由于將還原反應(yīng)的溫度分為三個區(qū)間，升溫區(qū)、高溫區(qū)和保溫區(qū)，其中升溫區(qū)和高溫區(qū)實(shí)現(xiàn)對氧化鐵礦中容易反應(yīng)的Fe2O3進(jìn)行快速的還原反應(yīng)，而設(shè)置保溫區(qū)的目的在于確保難反應(yīng)的Fe2O3可充分得到還原反應(yīng)，以此提高氧化鐵礦的磁化率。此外，由于添加了 Na2CO3作為催化劑，所以氧化鐵礦中的Fe 203分子晶格會被游離出的Na+加速破壞，以此促進(jìn)Fe 304晶粒合并長大，一方面可以提高磁化率，另一方面在后續(xù)選礦時會提高磁性鐵金屬的回收率。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024]在密封的反應(yīng)容器中加入待焙燒物料，物料是粉末和顆粒的混合物，細(xì)度為-7?-10mm。物料包括94.3 %?97.1 %的氧化鐵礦、1.8 %?3.7 %的煙煤和I %?2.2 %的Na2CO3，煙煤作為還原劑，Na2CO3作為催化劑。
[0025]步驟一，將反應(yīng)容器升溫至500°C時，物料開始緩慢反應(yīng)，煙煤中的C與物料中攜帶的O2發(fā)生反應(yīng)生成CO2和CO，反應(yīng)容器形成弱還原氣氛；此反應(yīng)區(qū)間為升溫區(qū)，升溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的30%。
[0026]l、C+02= CO2 (高溫)
[0027]2、C+C02= 2CO (高溫)
[0028]步驟二，將反應(yīng)容器溫度繼續(xù)升至820 °C?850 °C，CO與氧化鐵礦中的Fe2O3快速發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生0)2與Fe 304;于此同時，作為催化劑的Na 2C03游離出Na +加速破壞Fe 203分子晶格，促使Fe3O4晶粒合并長大；此反應(yīng)區(qū)間為高溫區(qū)，高溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的40% ;在高溫區(qū)一半以上的Fe2O3完成還原反應(yīng)。
[0029]1、3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 (高溫)
[0030]2、Na2CO3^ Na + (高溫)
[0031]步驟三，將反應(yīng)容器溫度降至并維持在780°C?820°C，C0繼續(xù)與步驟二中未被還原的Fe2O3完成后續(xù)的還原反應(yīng)，產(chǎn)生0)2與Fe 304;步驟三中Fe 304與步驟二中的Fe 304合并長大；此反應(yīng)區(qū)間為保溫區(qū)，保溫區(qū)的反應(yīng)時間占磁化總反應(yīng)時間的30%。
[0032]l、3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 (高溫)
[0033]對于上述反應(yīng)過程需要特別說明的是:
[0034]氧化鐵礦為以Fe2O3為主的赤鐵礦、赤磁鐵礦、揭鐵礦、揭赤鐵礦或麵狀赤鐵礦等。
[0035]在步驟一中與C反應(yīng)的O2來源有兩個，一是反應(yīng)容器本身所存在的O2，二是添加物料時，物料中所攜帶的02。在整個反應(yīng)過程中，反應(yīng)容器均處于密封的狀態(tài)，再無O2的進(jìn)入。
[0036]Fe2O3分別在步驟二的高溫區(qū)和步驟三的保溫區(qū)完成還原反應(yīng)。這是因?yàn)?，在氧化鐵礦中Fe2O3會包括大約65%容易反應(yīng)的Fe 203和35%難反應(yīng)的Fe 203。其中難反應(yīng)的原因在于，這35% Fe2O3含有內(nèi)置同象的3價鐵還有極細(xì)浸染狀氧化鐵分子。所以，本發(fā)明所增加的保溫區(qū)可以保證難反應(yīng)的Fe2O3能夠與CO發(fā)生充分的還原反應(yīng)，進(jìn)而提高了氧化鐵礦的磁化率。
[0037]將Na2CO3作為催化劑，其目的在于從Na 2C03中游離出的Na +會加速破壞氧化鐵礦中的Fe2O3分子晶格，以此促進(jìn)Fe 304晶粒合并長大，一方面可以提高磁化率，另一方面在后續(xù)選礦時會提高磁性鐵金屬的回收率。
[0038]需要說明的是:磁化率是指:在焙燒工藝之后磁性鐵含量/全鐵含量的百分比值。磁性鐵回收率是指:在選礦中獲得磁性鐵占總磁性鐵的百分比值。
[0039]實(shí)施例一
[0040]氧化鐵礦采用全鐵含量26%的赤鐵礦。待焙燒物料中包括94.3%的赤鐵礦、3.7%的煙煤和2%的Na2C03。在設(shè)備處