威远菱铁矿选矿和烧结性能的研究.pdf

威远菱铁矿选矿和烧结性能的研究Ξ文 光 远 欧 阳 奇 周 培 土(重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044)摘 要 在实验室对威远菱铁矿进行了焙烧、 选矿、 烧结和冶金性能的试验研 究,提出了威远菱铁矿各种可供选择的利用流程与方法关键词 菱铁矿;焙烧;选矿;烧结/冶金性能中国图书资料分类法分类号 TD951 ; TF5210 引 言四川威远地区有较丰富的菱铁矿资源,其数量有数百万吨之多开采和利用此菱铁矿 不仅可以解决威远钢铁厂的铁矿石矿源问题,而且有利于威钢经济效益的提高和促进矿产地区经济的发展为此,对威远菱铁矿进行了焙烧、 选矿、 烧结和冶金性能的试验研究,以期 找到利用威远菱铁矿的合理流程与方法1 试验内容、 方法与结果111 原矿理化性质的测定11111 化学成分 对威远送来的菱铁矿进行了两次取样和分析,其结果例于表11表1 威远菱铁矿化学成份 ( %)化学成份FeSPSiO2Al2O3CaOMgOMnOFeOLOSS第一次38.300.0660.16928.570.36003.2611.69 第二次42.100.2150.17223.642.420.300.222.090.5111.42 平 均40.200.1410.17125.111.390.150.112.680.5111.5511112 堆密度 对原矿(粒度 10 mm部分所占烧结物的百分比作为烧结矿的成品率;将> 10 mm的全部烧结矿装于一个2 m高的箱合里,然后落下,连续落下三次后进行筛分,以> 5 mm部分所占的百分比作为落下指数;取作完落下试验后> 10 mm的烧结矿2 kg ,装于Φ400 mm×300 mm的转鼓中,以25 r/ min转4 min ,然后进行筛分,以> 5 mm所占的百分比作为转鼓指数。

分别进行了自然碱度、113碱度和118碱度烧结矿的烧结试验每次试验均先烧结返矿,而后烧结正样烧结试验及其烧结矿理化性质测试结果列于表81 为了进行比较,表中列入了重钢烧结试验的烧结矿表8 烧结试验及其烧结矿理化性质测试结果 %烧结矿种类烧结料中焦粉配比烧结矿化学成分FeFeOSP烧结矿成品率烧结矿落下指数烧结矿转鼓指数 自然碱度844.5712.470.110.13263.3187.9072.501.3碱度832.406.430.2020.08177.4692.7390.501.8碱度829.605.140.2300.10378.8284.3889.25 重钢1.7碱度6.548.8011.060.12670.6089.1086.101.5 铁矿石冶金性能测试按照铁矿石质量和冶金性能检验的通常准则[2],对6～30 mm氧化焙烧矿和三个烧结矿的还原性、 低温还原粉化性和软化性进行了测试11511 还原性试验 试样粒度为10～12.5 mm ,质量为500 g;还原气体由压缩空气在900℃ 与木碳反应制取获得;还原温度900℃;还原时间180 min.11512 低温还原粉化性试验 采用静态法,试样先经过还原,而后再作转鼓试验。

试样粒度为10～12. 5 mm ,质量为500 g;还原剂成份和流量与还原性试验相同;还原温度为500℃;还原时间为60 min.还原试样冷却后,将其装入冷转鼓内,以30 r/ min的转速转10 min;然后取出进行筛分,以< 3 mm部分作为低温还原粉化率,即RDI指数11513 软化试验 试样的粒度0.8～2 mm;将试样装入刚玉坩埚(Φ35 mm×50 mm ,底部有5个均布的Φ1mm的通气孔)内,使其料柱高度为25 mm;将装好试样的坩锅置于电炉内;然后,在荷重(～200 kPa)、 还原气体(H2,流量为5×10- 4m3/ min)和加热的条件下测定试样的软化性能以201 重庆大学学报 (自然科学版) 1999年© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.试样料柱高度的压缩率为原高度的4 %时试样的温度,作为试样的开始软化温度(t开) ;以压缩率为原高度的40 %时试样温度,作为度样的软化终了温度(t终) ;以(t终-t开)作为试样的软化温度区间(t区)1铁矿石冶金性能的测试结果列于表91 为了便于比较,表中列入了重钢的烧结矿。

表9 铁矿石冶金性能测试结果铁矿石种类还原度/ %低温还原粉化率RDI/ %软 化 性 能/℃t开t终t区6～30氧化焙烧矿100.0018.378901 038148 自然碱度烧结矿75.9238.849921 0981061.3碱度烧结矿87.5027.891 0101 095851.8碱度烧结矿60.2614.001 0281 10577 重钢1.7碱度烧结矿82.191 1301 175452 分析讨论2.1 威远菱铁矿的理化性质威远菱铁矿为灰而略带黄色,质地松软,易破碎,其堆密度为1 340 kg/ m31 由表1可见,此种矿石含铁量较高,约为40 %;含S、P较低但是,烧损(Loss)低,只有约11. 5 % ,这表明只有约1/ 3的Fe以FeCO3的形式存在,而其余约2/ 3的铁是以Fe2O3的形式存在,所以,这实际上是一种赤铁矿与菱铁矿的复合矿,而不是单一的菱铁矿SiO2的含量高达26 %左右,这是此种铁矿的最大缺陷,显然,在冶练之前的准备处理过程中,能否将其SiO2的含量降低,是此种铁矿石能否有效利用的一个关键问题2.2 威远菱铁矿的焙烧性能 氧化焙烧试验结果表明(见表2) ,威远菱铁矿中的FeCO3易于分解,即LOSS易除去。

在900℃ 下,只需30 min LOSS就可全部除掉;在700℃ 下约需60 min ,而在500℃ 下也只需要约90 min.由表2还可以看出,菱铁矿在500℃ 下焙烧时,尚有1 %～2 %的LOSS(即CO2)未被除去这是由于剩下的CO2是MnCO3、MgCO3和CaCO3中的CO2,这些碳酸盐要在更高的温度下才能分解,故这部分CO2需要在更高的温度下才能除掉由此可以认为威远菱铁矿适宜的氧化焙烧温度是700℃ 1 假设实际生产中菱铁矿焙烧时热的利用率为50 % ,焙烧温度为700℃,则根据威远菱铁矿的化学成分和有关物理化学数据,计算出氧化焙烧的热耗量和相应配煤量为:热耗量1.72×106kJ/ t ;配煤量58.78 kg(标煤)/ t.综上所述,威远菱铁矿氧化焙烧的适宜条件和参数如表10所列表10 威远菱铁矿氧化焙烧的条件和参数矿石粒度/ mm焙烧温度/℃焙烧时间/ h热耗量/ G J·t- 1配煤量(标煤)/ kg·t- 1< 10070011.7258.78301第22卷第1期 文光远 等: 威远菱铁矿选矿和烧结性能的研究 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2.3 焙烧矿的可选性能 选矿试验结果(表5～7)表明,威远菱铁矿的氧化焙烧矿由于Fe主要以Fe2O3存在,故磁性弱,不适宜磁选;跳汰选矿的效果也欠佳。

但是由于质地疏松,泥沙含量大,用水洗选矿可以取得较好的效果< 6 mm氧化焙烧矿水洗 试验显示,用水冲洗可以去掉松软的泥质土壤等比重轻粒度细的物质,而烘干后再筛去< 018 mm部分,可去除大量石英沙粒,因而可获得较为理想的选矿效果;精矿含铁量比原矿提高了10 % ,达到4714 %;而SiO2比原矿降低了约10 % ,即降到了25 %以下由水洗选矿的结果可以设想,菱铁矿氧化焙烧后,假如将其破碎到< 20 mm ,而不是< 30mm ,再对< 6 mm部分进行水洗,可以断定将获得Fe含量更高而SiO2含量更低的精矿;若将焙烧矿全部破碎到< 6 mm ,而后全部进行水洗,其选矿效果将更佳,可以预期其精矿的Fe含量将达到50 %左右,而SiO2含量将降到20 %以下< 6 mm还原焙烧矿的磁选试验表明,还原焙烧的条件控制适当时可以获得很好的磁选效果,其精矿的铁含量将达到58 %左右,SiO2含量将降到约10 %1 可以象土法炼焦法一样进行还原焙烧,即将煤粉和菱铁矿掺和在一起,在隔绝空气的条件下加热和冷却;然后筛去煤粉,进行下一步处理;筛出的煤粉可作民用燃料表11是根据试验结果推荐的菱铁矿土法还原焙烧及其焙烧矿磁选的条件和参数。

表11 菱铁矿还原焙烧及其焙烧矿磁选的条件和参数还原焙烧条件和参数 选矿条件和参数 矿石粒度 / mm焙烧温度 /℃焙烧时间 / h焙烧耗热 / G J·t- 1还原配煤量 / kg·t- 1矿石粒度 /目磁场强度 /MA·m- 1< 50701.51.72150< 100～0.12威远菱铁矿还原焙烧后的磁选效果比较好,这说明铁氧化物和SiO2的晶粒粗,容易磁选分离,而不象普通矿那样不容易分离因此,若菱铁矿藏量大,应采用现代的磁化焙烧2磁选法,从而获得更好的选矿效果和更佳的经济效益214 氧化焙烧矿的烧结性能烧结试验结果表明(见表8) ,氧化焙烧矿破碎到< 6 mm以后,有很好的烧结性能,与重钢的铁矿粉比较,其烧结性能相差无几,甚至更好;因为威钢焦粉的固定C含量低而重钢焦粉固定C含量高,故两者的配C量实际上是差不多的在同样的燃料配比条件(8 %)下,随着碱度的提高,氧化焙烧矿的烧结矿其成品率和强度提高,这与一般的规律是相符合的但118碱度烧结矿的强度有所下降,这可能是由于铁矿粉SiO2含量高,因而石灰石粉用量太高所致215 氧化焙烧矿和其烧结矿的冶金性能 由铁矿石冶金性能的测试结果(表9)可见,总的来看,6～30 mm氧化焙烧矿和烧结矿的冶金性能较好。

氧化焙烧矿的还原性特别好,其还原度达到100 %;低温还原粉化率低;但软化性差烧结矿随着碱度的提高,其冶金性能显著改善;但需要指出的是118碱度烧结矿的还原性异常,反而显著降低,这可能是由于测试时条件未控制准确所制401 重庆大学学报 (自然科学版) 1999年© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.3 结 论1)威远菱铁矿Fe含量高,S、P含量较低;烧损低,实际上是赤铁矿和菱铁矿的复合矿, 而不是单一的菱铁矿;2)威远菱铁矿SiO2含量高达26 %左右,是该种矿石的最大缺陷;3)威远菱铁矿氧化焙烧后,用水洗选矿法可以获得Fe含量高而SiO2含量低的精矿若全部破碎到< 6 mm ,经过水洗 →干燥 →筛去< 018 mm部分,可获得Fe含量50 %左右、SiO2含量< 20 %的精矿,其精矿选出率可达70 %;4)威远菱铁矿通过土法还原焙烧2磁选可获得Fe含量为58 %左右、SiO2含量约10 %的精矿,其精矿选出率可这35 %～40 %1 若采用现代的磁化焙烧2磁选法,其选矿效果和经济 效益将更佳;5) 6～30 mm氧化焙烧矿的还原性特别好,在冶金部颁布的测试条件下,还原度达到100 %;低温还原粉化率低,RDI只有18137 %;但软化性能差,开始软化温度只有890℃,而软 化温度区间高达148℃;6)威远菱铁矿的氧化焙烧矿的烧结性能好,在8 %燃料配比条件下,烧结矿的成品率 高,机械强度高,冶金性能好。

总的来看,随着碱度由自然碱度提高118 ,其烧结矿的成品 率、 机械强度、 还原性、 低温还原粉化性和软化性均逐步提高和改善参考文献1 Г.Г.Е ΦИМ Е Н К О И Д Р.М е т а л л у р г и яч у г у н а.К 。