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齐大山铁矿石弱磁-强磁-磁化焙烧分选技术研究

齐大山铁矿石弱磁-强磁-磁化焙烧分选技术研究

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作者：尹衡东北大学

学位级别：硕士

随着齐大山铁矿石的深度开采,矿石性质不断发生变化,齐大山铁矿石的高效回收利用成为了待需攻破的技术难题。预富集-悬浮磁化焙烧-磁选新技术在复杂难选铁矿资源高效开发利用领域取得了重大突破,是处理复杂难选铁矿资源最有效的途径之... 详细信息

随着齐大山铁矿石的深度开采,矿石性质不断发生变化,齐大山铁矿石的高效回收利用成为了待需攻破的技术难题。预富集-悬浮磁化焙烧-磁选新技术在复杂难选铁矿资源高效开发利用领域取得了重大突破,是处理复杂难选铁矿资源最有效的途径之一。因此,围绕齐大山铁矿石的高效开发与利用,采用悬浮磁化焙烧技术,开展相应的技术与基础理论研究,具有重要的实际意义。本文以齐大山铁矿石为研究对象,基于原矿工艺矿物学的分析,开展预富集-悬浮磁化焙烧-磁选的工艺流程及机理研究。利用两段弱磁选得到合格的铁精矿产品,通过强磁选抛尾,获得悬浮磁化焙烧流程所需的物料;研究强磁精矿悬浮磁化焙烧过程中焙烧温度、焙烧时间、还原气体浓度和还原气体总量的影响规律;利用XRD、VSM和SEM-EDS等分析检测技术,对各阶段产品进行分析,阐明悬浮磁化焙烧过程中铁矿物的物相转变、产物磁性转变及微观形貌变化规律;建立齐大山铁矿石预富集-悬浮磁化焙烧-磁选过程的调控机制,实现齐大山铁矿石的高效回收利用。通过齐大山铁矿石预富集试验研究,确定了预富集流程的最佳工艺参数:磨矿细度-0.045mm含量占75%,强磁磁场强度400kA/m,可获得TFe品位66.50%,铁回收率66.97%的弱磁精矿和TFe品位29.46%,铁回收率29.45%的强磁精矿,预富集流程抛尾率高达37.71%。对齐大山预富集强磁精矿进行了系统的悬浮磁化焙烧-磁选试验,确定了最佳的工艺参数:焙烧温度600℃、焙烧时间20min、还原气体CO浓度30%、总通气量500mL/min以及磁选磁场强度105.6kA/m。在最佳的工艺条件下,可以获得磁选精矿TFe品位66.63%和铁回收率94.46%的指标。焙烧前后物料的特性分析结果表明,焙烧原矿中的赤铁矿转变成为磁铁矿,焙烧产品的饱和比磁场强度由焙烧前的1.26A·m2/kg增加到17.92A·m2/kg,最大比磁化系数由焙烧前的0.10×10-4m3/kg增加到1.47×10-4m3/kg,经过悬浮磁化焙烧,物料的磁性显著增强,可通过后续的磁选作业对铁矿物进行回收。齐大山预富集强磁精矿悬浮磁化焙烧的动力学研究表明,悬浮磁化焙烧反应的最概然机理函数为:G(α)=α的幂指数(m=1)函数,计算可得反应活化能为51.37 kJ/mol,指前因子为3.06 s-1。结合热力学研究及XRD、VSM、SEM-EDS和BET等分析,发现悬浮磁化焙烧反应是按照Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的化学反应顺序进行的,且发现磁化焙烧还原反应是从表面向内部进行的,优先发生于物料表面边缘缺陷较多的位置,焙烧后物料表面布满了大量的孔洞和微裂纹,物料变得疏松多孔。但是在焙烧产品磁选精矿(最佳焙烧条件)的XRD衍射图谱中出现了 FeO的衍射峰,表明有过还原反应现象的发生。本文研究了齐大山铁矿石的新型选矿技术,开展了齐大山铁矿石的预富集-悬浮磁化焙烧-磁选工艺流程研究,探明了悬浮磁化焙烧过程中铁物相转化、磁性变化及微观结构演变规律,进一步丰富了复杂难选铁矿石悬浮磁化焙烧理论体系,为齐大山铁矿石的高效利用奠定了基础。

关键词：齐大山铁矿石磁化焙烧铁物相转化微观结构演变

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