菱铁矿煤基直接还原焙烧—磁选工艺及机理研究

摘要

随着钢铁工业的快速发展，我国铁矿石供需矛盾越来越突出，钢铁企业利润被大量高价进口铁矿石吞噬，合理利用国内菱铁矿资源意义重大。本文以新疆某菱铁矿为研究对象，开展煤基直接还原焙烧-磁选工艺及机理研究，为高效利用菱铁矿资源提供了一条新途径。
　　菱铁矿煤基直接还原按FeCO3→Fe3O4→ FeO→Fe反应历程进行，矿石内层各反应环节均滞后于外层。在菱铁矿热分解和还原过程中，矿石的微观结构发生了明显变化:FeCO3向Fe3O4转变时体积变小，形成微细孔洞和狭小裂缝;Fe3O4向FeO转变时体积膨胀，孔洞增加，裂缝变大;FeO向Fe转变时体积缩小，孔洞继续增大，新生金属铁结构相对松散，但铁晶粒容易长大连晶，整个反应过程中，矿石保持整体结构完整，不易粉化。
　　以25～5mm菱铁矿和褐煤为原料进行煤基回转窑直接还原焙烧-磁选工艺参数优化研究，确定了回转窑最佳还原焙烧制度为:焙烧温度1050℃、焙烧时间140min、C/Fe为1.86、脱硫剂用量3％，焙烧产品干式磁选(0.15T)后，将焙烧矿进行一段湿式球磨(-0.074mm占85.92％)和一段湿式磁选(0.1T)，可获得铁品位为92.06％、铁金属化率90.52％、硫含量0.16％的还原铁粉，全流程铁回收率达85.94％。由于热分解及还原过程菱铁块矿不易粉化，焙烧产品中-3mm粉末量仅为8.71％，试验过程回转窑未出现结圈现象。
　　对各产品性能分析表明，残煤固定碳含量50.36％，具有巨大潜在再利用价值，直接还原铁粉铁可用作电炉炼钢原料，湿式磁选尾矿可用作水泥工业原料。