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含硼铁精矿还原过程中硼矿物的热力学行为

中国有色金属学报 2015年第7期25卷 1969-1977页

作者：余建文韩跃新高鹏东北大学资源与土木工程学院沈阳110819

依据广泛应用的同族化合物线性递变规律,通过拟合钙、镁化合物生成反应标准吉布斯自由能之间的线性关系,由不同温度条件下Ca3(BO3)2和Ca2B2O5生成反应的标准吉布斯自由能求得相应温度条件下Mg3(BO3)2和Mg2B2O5生成反应的标准吉布斯自由... 详细信息

依据广泛应用的同族化合物线性递变规律,通过拟合钙、镁化合物生成反应标准吉布斯自由能之间的线性关系,由不同温度条件下Ca3(BO3)2和Ca2B2O5生成反应的标准吉布斯自由能求得相应温度条件下Mg3(BO3)2和Mg2B2O5生成反应的标准吉布斯自由能,进而基于化学反应的标准吉布斯自由能与温度之间的近似线性关系,推导Mg3(BO3)2和Mg2B2O5生成反应标准吉布斯自由能,并通过试验进行了验证与探讨。热力学计算及XRD物相分析结果表明:在还原焙烧过程中,含硼铁精矿中的硼镁石(Mg2[B2O4(OH)](OH))分解为遂安石(Mg2B2O5),遂安石进一步与蛇纹石的分解产物镁橄榄石或顽火辉石反应最终转变成小藤石(Mg3(BO3)2)。

关键词：含硼铁精矿同族线性规律还原焙烧物相演变

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现代企业需要什么样的技术工人?

教育与职业 1999年第1期 51-52页

作者：余建文湖南冷水江钢铁总厂原料厂

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含硼铁精矿阶段还原—高效分选基础研究

含硼铁精矿阶段还原—高效分选基础研究

作者：余建文东北大学

学位级别：硕士

含硼铁精矿是硼铁矿选矿终端产品,其中含B2O34%～6%,占原矿硼总量的30%。若这部分硼不能回收为硼工业可以利用的原料,硼回收率将低于70%,造成硼资源流失。因此,研究含硼铁精矿中硼、铁高效分离具有重要的理论与实际意义。本文以辽宁首... 详细信息

含硼铁精矿是硼铁矿选矿终端产品,其中含B2O34%～6%,占原矿硼总量的30%。若这部分硼不能回收为硼工业可以利用的原料,硼回收率将低于70%,造成硼资源流失。因此,研究含硼铁精矿中硼、铁高效分离具有重要的理论与实际意义。本文以辽宁首钢硼铁有限公司含硼铁精矿为研究对象,针对含硼铁精矿物料特性差异,突破了传统选矿理念,创造性提出“阶段还原-高效分选”选冶联合新技术,采用阶段还原技术于一段还原过程中可将含硼铁精矿中的铁氧化物充分还原为金属铁而硼氧化物不能被还原,然后于二段还原过程中促使金属铁晶粒长大到适宜分选的粒度,最后对还原熟料进行高效分选。通过系统的实验研究,实现了该矿中有用成分铁和硼的有效分离和富集,并对阶段还原机理进行了深入的探讨。运用化学分析等手段,以还原熟料金属化率及分选指标为评价标准,系统地研究了还原温度、还原时间、升温速率、碳酸钠用量、氧化钙用量等因素对一段还原效果的影响。研究表明：金属化率是决定分选效果的主要因素,还原温度等因素对还原熟料金属化率具有重要影响。试验确定适宜的一段还原条件为：还原温度1125℃,还原时间150min,升温速率5℃/min,碳酸钠添加量5%,氧化钙添加量5%。在此条件下制备出的还原熟料铁品位72.17%,金属铁含量64.17%,金属化率88.92%。然后在磨矿细度-0.074mm68%和0.008T的条件下,获得了铁粉品位92.71%,回收率95.11%及含B20314.51%,回收率88.69%的硼精矿。试验过程中发现含硼氧化物相在高温条件下易形成液相阻碍铁氧化的还原但可促进铁晶粒的长大。因此决定在一段还原的基础上进行二段还原试验研究。试验确定适宜的二段还原条件为：还原温度1250℃,还原时间45 mmin。在此条件下制备出的还原熟料铁品位73.8%,金属铁含量67.25%,金属化率为91.12%。然后在磨矿细度-0.074mm68%和0.008T的条件下,获得了铁粉品位93.72%,回收率96.24%及含B2O314.55%,回收率93.57%的硼精矿。应用光学显微镜、XRD、SEM、EDS等分析手段对不同阶段还原物料的化学组成、矿物组成、结晶粒度等特性进行了分析,结合金属铁颗粒生成及长大动力学,对阶段还原机理进行了深入研究。研究结果妙明,铁矿物以Fe304→FeO→F e顺序被还原,其中以碳和铁氧化物的间接反应为主反应。在一段还原过程中,矿石没有出现熔化、烧结等现象,铁氧化物充分还原为金属铁,但依然保持着原来铁矿物的结构形式,硼、铁及其他组分间的复杂共生、连生的结构关系并没有改变;由于B203是低熔点物质,有助熔作用,易形成液相。因此在二段高温保温过程中,已还原金属铁发生迁移、长大,实现了铁与硼等其他组分的自然分离。其他元素的还原特性研究表明,硼矿物即硼镁石(Mg2[B2O4(OH)](OH))在阶段还原过程中失去结晶水变为遂安石(Mg2B2O5),部分遂安石又与菱镁矿(MgCO3)分解产物氧化镁(MgO)结合形成小藤石(Mg3B2O6);主要脉石矿物蛇纹石(Mg3(Si2O5)(OH)4)则在还原过程中失去结晶水的同时分解为二氧化硅(Si02)和镁橄榄石(Mg2Si04)。对还原熟料采用不同的冷却方式进行了硼活性试验研究,研究结果表明,还原熟料经水淬冷却至室温后,硼活性最高,达81.23%。综合以上试验结果可知：采用阶段还原-高效分选技术处理含硼铁精矿可获得高品位铁粉和优质富硼渣,其中富硼渣含B20314%以上,可作为“碳碱法”生产硼砂的优良原料;铁粉含TFe94%以上,经压块后可以替代废钢作为电弧炼钢的良好原料。本研究可以提高含硼铁精矿中硼和铁的利用率和产品的使用价值,对回收含硼铁精矿中的硼具有一定的指导意义。

关键词：含硼铁精矿阶段还原高效分选金属铁颗粒富硼渣

鞍山式赤铁矿预选粗精矿悬浮态磁化焙烧—磁选试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第4期49卷 771-778页

作者：余建文韩跃新李艳军高鹏东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

采用实验室间歇式悬浮态反应炉作为磁化焙烧装置,以高纯N2和H2的混合气体作为还原气体,考察450~700℃下某鞍山式赤铁矿预选粗精矿磁化焙烧—磁选的影响因素。研究结果表明:在气体流量为8 m3/h、反应温度为650℃、H2体积分数为40%及物料... 详细信息

采用实验室间歇式悬浮态反应炉作为磁化焙烧装置,以高纯N2和H2的混合气体作为还原气体,考察450~700℃下某鞍山式赤铁矿预选粗精矿磁化焙烧—磁选的影响因素。研究结果表明:在气体流量为8 m3/h、反应温度为650℃、H2体积分数为40%及物料循环3次的条件下,焙烧物料经磁场强度80 k A/m的戴维斯磁选管分选后,可获得Fe质量分数为65.46%、回收率88.10%的优质铁精矿。

关键词：鞍山式赤铁矿预选精矿悬浮态磁化焙烧磁选

赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第11期49卷 2643-2648页

作者：余建文韩跃新李艳军高鹏东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

以20%CO-80%CO_2(质量分数)为还原流化气体,借助光学显微镜、扫描电镜研究赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律。研究结果表明:新生磁铁矿晶核呈针状,长度不一且优先在赤铁矿颗粒的边缘处形成;还原温度和焙烧时间对产物磁铁... 详细信息

以20%CO-80%CO_2(质量分数)为还原流化气体,借助光学显微镜、扫描电镜研究赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律。研究结果表明:新生磁铁矿晶核呈针状,长度不一且优先在赤铁矿颗粒的边缘处形成;还原温度和焙烧时间对产物磁铁矿层的厚度影响显著,随着还原温度升高和焙烧时间延长,产物磁铁矿层厚度增加;磁铁矿的生长过程可分为2个不同的阶段即诱导期和生长期,且产物磁铁矿层厚度增长与还原时间的关系符合抛物线定律;在诱导期,生长过程的指前因子k_0=1.95×10~5μm^2/min,活化能ΔE_a=60.86 kJ/mol;在生长期,生长过程的指前因子k_0=9.77×10~4μm^2/min,活化能ΔE_a=35.71 kJ/mol。

关键词：赤铁矿悬浮磁化焙烧磁铁矿生长动力学

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含硼铁精矿工艺矿物学研究

东北大学学报（自然科学版） 2015年第4期36卷 581-584页

作者：高鹏余建文韩跃新周满赓东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 中国地质科学院矿产综合利用研究所四川成都610041

采用传统工艺矿物学研究方法,结合X射线衍射、化学分析、MLA等分析手段对含硼铁精矿的化学组成、矿物组成、矿物嵌布特征进行了详细研究.结果表明:含硼铁精矿中的硼、铁分别主要赋存于硼镁石及磁铁矿中;主要脉石矿物为蛇纹石、云母及碳... 详细信息

采用传统工艺矿物学研究方法,结合X射线衍射、化学分析、MLA等分析手段对含硼铁精矿的化学组成、矿物组成、矿物嵌布特征进行了详细研究.结果表明:含硼铁精矿中的硼、铁分别主要赋存于硼镁石及磁铁矿中;主要脉石矿物为蛇纹石、云母及碳酸盐矿物;矿石中矿物连晶复杂、共生关系密切,磁铁矿、硼镁石、硼镁铁矿紧密共生,与蛇纹石、云母等密切连生,多呈犬牙交错状或不规则状接触;此研究结果对含硼铁精矿的合理综合利用具有一定的指导意义.

关键词：含硼铁精矿矿物学矿物组成嵌布特征综合利用

CO/CO_2气氛下赤铁矿向磁铁矿的流化床还原转变

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东北大学学报（自然科学版） 2019年第2期40卷 261-266页

作者：余建文韩跃新高鹏李艳军东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

采用纯矿物试验、等温还原法和微观结构分析法研究了赤铁矿向磁铁矿流化床还原转变行为及动力学.动力学研究表明,以20%CO和80%CO_2(质量分数)混合气体为还原流化剂、微型流化床为反应器,在还原温度为773～873 K时,赤铁矿向磁铁矿的选择... 详细信息

采用纯矿物试验、等温还原法和微观结构分析法研究了赤铁矿向磁铁矿流化床还原转变行为及动力学.动力学研究表明,以20%CO和80%CO_2(质量分数)混合气体为还原流化剂、微型流化床为反应器,在还原温度为773～873 K时,赤铁矿向磁铁矿的选择性还原转化受磁铁矿晶核的形成和一维生长A3/2模型控制,反应的表观活化能ΔEa为49.64 k J/mol,指前因子A为6.55 ***比表面分析及扫描电镜测试结果表明,新生磁铁矿晶核呈致密针状结构,且长度不一;随着反应的进行,针状结构晶核增多并聚集形成多孔状的磁铁矿颗粒.

关键词：赤铁矿悬浮磁化焙烧磁铁矿转变行为反应动力学

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东鞍山贫铁矿石磁选预富集行为

东北大学学报（自然科学版） 2019年第1期40卷 94-98页

作者：余建文韩跃新李艳军高鹏东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

针对东鞍山贫铁矿石(Fe质量分数34. 60%)中含有赤铁矿、磁铁矿和少量的菱铁矿,提出了一种弱磁粗选-高梯度扫选的预富集工艺,并借助XRD、铁的化学物相分析及扫描电镜(SEM)考察了磁场强度和原料磨矿细度对东鞍山铁矿石预富集行为的影响.... 详细信息

针对东鞍山贫铁矿石(Fe质量分数34. 60%)中含有赤铁矿、磁铁矿和少量的菱铁矿,提出了一种弱磁粗选-高梯度扫选的预富集工艺,并借助XRD、铁的化学物相分析及扫描电镜(SEM)考察了磁场强度和原料磨矿细度对东鞍山铁矿石预富集行为的影响.结果表明,在磨矿细度-0. 074 mm占70%(质量分数)、弱磁粗选磁场强度120 mT、高梯度扫选Ⅰ磁场强度300 mT及高梯度扫选Ⅱ磁场强度800 mT的条件下,可获得Fe质量分数42. 67%、回收率95. 45%的预富集精矿;磁铁矿富集于弱磁粗选作业中,赤铁矿和菱铁矿在高梯度扫选作业中得到有效富集,尾矿中丢失的铁矿物主要为微细粒赤铁矿(<10μm),由于受到的磁性捕获力弱而无法得到回收.

关键词：贫铁矿石赤铁矿磁铁矿磁选预富集行为磁性捕获力

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东鞍山含碳酸盐铁矿石悬浮磁化焙烧试验

东北大学学报（自然科学版） 2018年第12期39卷 1754-1758页

作者：余建文韩跃新李艳军储满生东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N2用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4 m^3/h及流化气体N2用量2 m^3/h的条件下,焙... 详细信息

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N2用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4 m^3/h及流化气体N2用量2 m^3/h的条件下,焙烧物料经磨矿-磁选后可获得铁品位66. 1%,回收率91. 2%的铁精矿.铁的化学物相、光学显微结构及穆斯堡尔谱分析表明,经悬浮焙烧后弱磁性的菱铁矿和赤铁矿转化为了强磁性的磁铁矿,部分结晶粒度较粗(> 100μm)的赤铁矿仅颗粒表面转变为磁铁矿,但这种Fe2O3@Fe3O4核壳结构的新生磁铁矿由于磁性较强,在后续磁选过程中依然能够得到有效的回收,并不会影响分选效果.

关键词：含碳酸盐铁矿悬浮磁化焙烧物相演变磁选