疆某菱鐵礦煤基直接還原磁選研究

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1、新疆某菱鐵礦煤基直接還原-磁選研究江蘇蘇州2014年11月7日2014年全國非高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)朱德慶1，杜永強(qiáng)2，羅艷紅1，潘建1，薛子興1（1-中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，2-新疆昌平礦業(yè)有限公司）提綱1.研究背景和意義3.試驗(yàn)結(jié)果與分析4.結(jié)論2.原料性能與研究方法菱鐵礦主要成分FeCO3，是重要的鐵礦資源，在我國的儲(chǔ)量約為18.34億噸，目前已用于鋼鐵冶煉的部分菱鐵礦富礦不足總儲(chǔ)量的10%。隨著我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鐵礦石資源短缺的矛盾日益突出，鋼鐵企業(yè)利潤被大量高價(jià)進(jìn)口鐵礦石所吞噬，60%以上需進(jìn)口。我國近十年鐵礦石進(jìn)

2、口量及其均價(jià)1高效合理利用復(fù)雜難選的菱鐵礦對提高我國鐵礦石自給率，保障我國鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。研究背景2直接還原鐵是冶煉優(yōu)、特鋼不可缺少的稀釋劑直接還原鐵世界總產(chǎn)量近年穩(wěn)步增長，而我國實(shí)際年產(chǎn)量不足100萬噸，嚴(yán)重制約了我國優(yōu)、特鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年世界直接還原鐵產(chǎn)量變化趨勢我國對直接還原鐵的年需求量巨大，直接還原工藝具有廣闊的發(fā)展前景。研究背景3煤基直接還原是我國生產(chǎn)直接還原鐵的首要工藝直接還原鐵的生產(chǎn)方法有多種，由于我國天然氣和優(yōu)質(zhì)鐵礦資源缺乏，而非焦煤資源十分豐富、分布較廣。因此，我國適合發(fā)展煤基直接還原。煤基直接

3、還原產(chǎn)量比例變化趨勢研究背景發(fā)展直接還原-電爐煉鋼短流程是我國鋼鐵工業(yè)的重要發(fā)展方向，對節(jié)能減排及改善環(huán)境有積極作用。常規(guī)選礦工藝重選強(qiáng)磁選浮選不能使菱鐵礦得到有效地分選，一般只作為原礦預(yù)處理或精選等輔助作業(yè)。磁化焙燒-弱磁選工藝堆積態(tài)焙燒流態(tài)化焙燒獲得的精礦鐵品位小于66%，只能通過長流程冶煉獲得鋼鐵產(chǎn)品，過程需經(jīng)過多次高溫焙燒-冷卻，造成能源浪費(fèi)。直接還原-磁選工藝縮短工藝流程，有效回避我國天然氣和冶金焦資源短缺等問題，拓寬直接還原鐵的原料來源，增加菱鐵礦資源的利用途徑。研究背景菱鐵礦資源開發(fā)的工藝現(xiàn)狀菱鐵礦中鐵常與鈣、錳、鎂

4、形成類質(zhì)同象系列，與石英、方解石等脈石嵌布關(guān)系復(fù)雜，嵌布粒度細(xì)。本課題針對我國鐵礦資源短缺及直接還原鐵可觀的市場需求，利用我國西部地區(qū)豐富低廉的菱鐵礦和非焦煤資源開發(fā)“回轉(zhuǎn)窯煤基直接還原-磁選”工藝制備優(yōu)質(zhì)直接還原鐵粉，為高效利用菱鐵礦資源提供一條新途徑。研究意義低品位菱鐵礦的化學(xué)成分分析/％低品位菱鐵礦主要礦物嵌布關(guān)系工藝礦物學(xué)研究表明：菱鐵礦鐵品位低，結(jié)構(gòu)致密，脈石礦物中SiO2、Al2O3、CaO及MnO含量較高，且部分Mg、Mn、Ca與Fe呈類質(zhì)同象狀態(tài)賦存。白云石、方解石、石英等脈石與菱鐵礦伴生在一起，傳統(tǒng)選礦方法不能有

5、效分選該礦石。原料性能及研究方法菱鐵礦XRD物相組成新疆褐煤的固定碳含量較高為52.99%，揮發(fā)分含量較高，屬變質(zhì)程度較低的煤，空氣干燥基全硫含量小于1%，軟融溫度較高，大于1180℃，與CO2反應(yīng)性高，可滿足直接還原試驗(yàn)的要求。褐煤的工業(yè)分析/%煤灰渣軟熔特性/℃煤對CO2的化學(xué)反應(yīng)性脫硫劑的化學(xué)組成/%原料性能及研究方法還原焙燒干式磁選濕式球磨濕式磁選非磁性殘煤磁性焙燒礦鐵礦石脫硫劑褐煤還原鐵粉尾礦焙燒礦原料的粒度組成/%原料性能及研究方法煤基直接還原-磁選試驗(yàn)流程試驗(yàn)結(jié)果與分析煤基直接還原試驗(yàn)還原溫度對直接還原-磁選的影響試

6、驗(yàn)條件：C/Fe比為2.24、還原時(shí)間140min，磨選制度為：磨礦細(xì)度-0.074mm占83.14%、磁選管磁場強(qiáng)度1000Gs。不同還原溫度下焙燒礦XRD圖Q-SiO2，F(xiàn)-2FeO·SiO2，W-FeO，I-Fe菱鐵礦在1050℃和1100℃下還原140min后，焙燒礦中依然有少量鐵以浮士體和鐵橄欖石形式存在，造成回收率降低。通過XRD比較發(fā)現(xiàn)，在1100℃下得到的焙燒礦中鐵橄欖石生成量略高于1050℃。鐵晶粒隨溫度升高長大試驗(yàn)結(jié)果與分析煤基直接還原試驗(yàn)溫度的升高能加快菱鐵礦熱分解，提高煤的反應(yīng)性，促進(jìn)鐵晶粒長大。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)

7、，溫度越高，能耗越高，且容易存在結(jié)圈隱患，對設(shè)備的要求也更為嚴(yán)格，一般采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行直接還原時(shí)，還原溫度一般要低于煤灰軟化溫度100℃~150℃，因此，1050℃為最佳的還原溫度。試驗(yàn)結(jié)果與分析還原時(shí)間對直接還原-磁選的影響試驗(yàn)條件：還原溫度1050℃，C/Fe比為2.24，磨礦細(xì)度-0.074mm占83.14%，磁選管磁場強(qiáng)度1000Gs。還原時(shí)間較長時(shí)，延長還原時(shí)間對還原效果影響并不顯著。還原溫度1050℃時(shí)，還原時(shí)間為80min，即已達(dá)到較好的磁選指標(biāo)，精礦鐵品位為89.79%，作業(yè)回收率為93.87%。還原末期，菱鐵礦塊礦

8、內(nèi)部的浮士體和鐵橄欖石往往被已還原的金屬鐵包裹，還原速度緩慢，因此，延長焙燒時(shí)間，磁選指標(biāo)提高幅度緩慢，甚至出現(xiàn)了波動(dòng)，焙燒時(shí)間為140min時(shí)，磁選指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，此時(shí)精礦鐵品位91.83%，鐵作業(yè)回收率94.68%。煤基直接還原試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果與分析