提高镁菱铁矿含铁品位研究

贵州有丰富的菱铁矿资源 ,仅赫章境内菱铁矿资 源储量有 5 000 万 t , TFe 含量 35 %～42 % ,MgO 含量 6. 0 % ,S 及 P 含量较低 ,As 几乎为零 ,称为镁菱铁矿 , 属碳酸盐类型 ,不能直接入高炉冶炼 ,以至菱铁矿资源 长期得不到开发和利用[1 ,2] 。
84. 11
63. 24
PA - 2 31. 82 51. 27 11. 82 0. 55 4. 54
76. 00
50. 80
PA - 3 53. 76 23. 66 15. 05 2. 58 4. 95
80. 46
53. 73
PA - 4 38. 89 47. 28 8. 89 1. 11 12. 96
2 试样及试验设备
试样化学成分见表 1 。由表 1 知 ,赫章镁菱铁矿
TFe 含量为 38. 20 % ,碱性脉石 ,有害元素 S ,P 含量低 。
表 1 赫章镁菱铁矿化学成分 (质量分数)Π%
TFe FeO CaO 38. 20 46. 39 1. 00
MgO 6. 90
SiO2 2. 68
Al2O3 1. 46
① 收稿日期 : 2003206230 第一作者 男 教授
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第6期
邹德余等 :提高镁菱铁矿含铁品位研究
31
表 2 焙烧矿的 TFe 及 FeO 含量
第 23 卷第 6 期 2003 年 12 月
矿 冶 工 程
MINING AND METALL URGICAL ENGINEERING
Vol . 23 №6 December 2003
①
提高镁菱铁矿含铁品位研究
邹德余 , 伍成波 , 何生平 , 许 原 , 石永敬
(重庆大学 材料学院 , 重庆 400044)
表 4 焙烧矿热爆裂测试结果
试样
热爆裂后各粒级含量Π%
落下强度Π% 转鼓强度Π%
名称 35～30 mm 30～25 mm 25～15 mm 15～10 mm - 10 mm ( - 10 mm含量) ( - 5 mm含量)
PA - 1 27. 90 45. 76 20. 70 1. 12 4. 46
实验研究还表明 ,温度越高 ,焙烧时间越短 。PA - 2 在 950 ℃规定温度下焙烧 60 min ,烧失达 40. 64 % ,占 总烧失率 96. 0 %。PA - 3 在 850 ℃规定温度下焙烧 60 min ,烧失率为总烧失率的 74. 1 %。PA - 4 在 750 ℃规定 温度下焙烧 60 min ,烧失率为总烧失率的 71. 6 %。
ZOU De2yu , WU Cheng2bo , HE Sheng2ping , XU Yuan , SHI Yong2jing ( Chongqing University , Chongqing 400044 , China)
Abstract : In order to increase the iron grade of the magnesium siderite in Hezhang , Guizhou Procvince to make it high grade charge of blast furnace , the relations of ignition loss and iron content with roasting temperature and roasing time are investigat2 ed. The changes in thermal cracking strength of magnesium siderite by heating are discussed. Key words :magnesium siderite ; roasting ; blast furnace ; rich ore
S
P
0. 084 0. 026
试验主要设备有高温电炉 、高温反应罐 、热天秤 、 温控仪及破碎 、筛分与实验小转鼓等 。
将矿石经破碎筛分 ,分为 3 个粒度范围 (35～30 mm ,30～25 mm ,25～15 mm) 。试样 PA 由 35～30 mm 及 30～25 mm 粒级各占 50 %组成 。
对赫章镁菱铁矿资源进行了处理 ,使其 TFe 含量 在 55 %以上 ,S ,P 等有害元素含量更低 ,从而符合高炉 炼铁要求 ,对贵州镁菱铁矿资源的开发有重大的技术 价值和经济效益 。
1 实验研究方案
赫章铁矿和一般菱铁矿相比 ,具有如下特点 : TFe 含量高 ,含有碱性脉石 ,原矿 MgO 含量达 6. 0 %以上 , CaO 含量达 1. 0 % ,为碳酸盐类型 ,镁菱铁矿受热时 ,除 FeCO3 分解外 ,还有 MgCO3 、CaCO3 的分解 ,烧失率远高 于普通菱铁矿 。因此 ,镁菱铁矿采取焙烧处理 ,所得焙 烧矿 TFe 含量提高幅度较一般菱铁矿大 , 可以达到 55 %以上 。本试验研究在 950 ℃温度下焙烧 ,以提高 赫章镁菱铁矿全铁品位 ,使其变为可开采 、有使用价值 的高炉富矿料 。
取 + 15 mm 作落下强度测定 (2 m 高向铁板落下 1 次) ,
结果 + 10mm 仅占 76 %～84 % ,即 - 10 mm 粉矿达 16 %
～24 %之多 ;再取测落下后 + 10 mm 焙烧矿作冷转鼓强
度测定 ,结果 + 5 mm 仅 50 %～63 % ,即转鼓后 - 5 mm 粉
摘 要 : 研究了贵州赫章镁菱铁矿石的烧失率 、含铁量与焙烧温度 、焙烧时间和焙烧方式的关系以及镁菱铁矿石在受热时的热爆 裂和强度变化 ,为提高贵州赫章镁菱铁矿石的含铁品位 ,使其变为可开采有使用价值的高炉富矿料提供了理论依据 。 关键词 : 镁菱铁矿 ; 焙烧 ; 高炉 ; 富矿料
Increasing Iron Grade of Magnesium Siderite
CaO 1. 49
MgO 10. 01
SiO2 3. 31
Al2O3 1. 82
S 0. 04
P 0. 031
3. 2 定温焙烧 高温电炉升温至一定温度后 ,再将已知反应罐重
和试样质量的反应罐放入高温电炉 ,加热至恒温后 ,用 热天秤称量失重 ,直至恒重 ,其它操作同升温焙烧 。试 验结果见表 2 。
4 结 语
1) 贵州赫章镁菱铁矿含量为 38. 0 %左右 ,脉石为 碱性脉石 ,MgO 含量高达 6. 9 % ,MgO 及 CaO 都属碳酸 盐类型 ,经高温焙烧处理后的焙烧矿 ,TFe 可达 59 %以 上 。有害元素 S、P 含量很低 , SiO2 及 Al2O3 含量也很 低 ,是优质高炉富矿原料 ,有很高的开采价值 。
4) 镁 菱 铁 矿 焙 烧 后 的 焙 烧 矿 MgO 含 量 高 达 10 % ,高炉冶炼全用此矿作原料 ,会使高炉渣中 MgO 含量过高 ,影响炉渣性能 ,从而影响高炉冶炼的正常进 行 ,应考虑其合适的入炉配比 。
参考文献
[1 ] 胡家升. 菜园子镁菱矿地质特征及建矿条件. 水钢科技 ,1991 (4) : 15～17
3 试验及结果
3. 1 升温焙烧 将反应罐空罐称重后装入试样 PA - 1 ,放入高温电
炉内 ,热天秤称重 ,然后开始升温 ,温度达到 550 ℃后 , 每隔 50 ℃用热天秤称重一次 ,计算失重 。待炉温升至 950 ℃后恒温 ,连续称重 。恒重后 ,再恒温焙烧 10 min 后取出反应罐 ,让试样与反应罐一同冷至 200 ℃以下 , 取出试样 ,称重 ,筛分 ,取 + 15 mm 试样作转鼓 ( /○ 130 mm ×200 mm ,10 rΠmin ×10 min) 后筛分 ,称量 + 5 mm样 重 。试验结果见表 2 、表 3 。
2) 镁菱铁矿焙烧后的焙烧强度低 ,耐磨强度差 , 直接入高炉冶炼易产生粉末 ,使高料柱透气性变差 ,对 高炉顺行不利 。因此 ,镁菱铁矿焙烧矿以作烧结原料 为好 。对中小高炉 ,经筛分 ,可选粒度好的焙烧矿直接 入高炉冶炼 ,小粒级粉末作烧结矿铁矿料 。
3) 镁菱铁矿焙烧与温度有关 ,温度升高 ,焙烧时间 缩短 ,焙烧温度应不低于 550 ℃,上限为 850～950 ℃。
末达 40 %～60 % ,可见镁菱铁矿的耐磨强度很差 。
设 Δr 为烧失分数 , % ,Δrn
=
ΔGn
G
×100 % ; t
为炉
温 , ℃;τ为试样在 t 炉温区域停留时间 ,min ,镁菱铁矿
升温焙烧时烧失与温度及停留时间的关系见表 5。
表 5Байду номын сангаас PA - 1 升温加热焙烧过程各阶段失重率变化
温度Π℃ 0～550 550～750 750～850 850～950 合 计
[2 ] 韩素琴. 菱铁矿热分解的动力学. 水钢科技 , 1993 (3) :69～72
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试样名称
PA - 1 PA - 2 PA - 3 PA - 4
焙烧方式
0～950 ℃升温 950 ℃定温 850 ℃定温 750 ℃定温
TFeΠ% 60. 5 59. 60 60. 01 59. 16
FeOΠ% 31. 22 36. 94 20. 87 31. 67
TFe 60. 05
表 3 PA - 1 焙烧矿化学成分 (质量分数)Π%
τΠmin 88 87 60 42. 0 277
ΔrΠ% 0. 7 20. 29 11. 0 1. 5 33. 50
由表 5 知 ,在温度小于 550 ℃时 ,焙烧 88 min ,烧 失仅 0. 70 % ;550～750 ℃温度区域焙烧 87 min ,烧失 20. 29 % ,750 ～ 850 ℃温 度 区 域 焙 烧 60 min , 烧 失 为 11. 0 % ;850～950 ℃温度区间焙烧 42 min ,而烧失仅为 1. 5 %。可 见 烧 失 主 要 在 550 ～ 850 ℃温 度 区 域 , 达 31. 29 % ,占总烧失量的 93. 4 %。
77. 21
59. 68
3. 3 讨 论
赫章镁菱铁矿焙烧过程粉化现象严重 ,由表 4 知 ,
PA - 1 至 PA - 4 矿样 ,配矿时 35～30 mm 及 30～25 mm 粒
级各占 50 % ,但焙烧后筛分 ,发现相当一部分在焙烧
过程中产生爆裂 , - 25 mm 粒级达 20 %～30 % ;筛分后
镁菱铁矿在焙烧过程中受热分解放出 CO2 的同时 , 本身要产生热爆裂 。将矿样焙烧后 ,冷却至室温 ,取出 称量总重 ,然后再筛分 ,热爆裂情况测定结果见表 4。
将焙烧矿冷却至室温后取出 ,筛分 ,取 + 15 mm 矿 样作落下实验 (由 2 m 高处向铁板落下 1 次 ,再筛分 , 计量) ,将测落下的试样 ,取 + 10 mm 矿样在转鼓中作 转鼓试验 ,转数为 10 rΠmin ×10 min ,然后再筛分计量 。 镁菱铁矿的落下和转鼓强度测试结果见表 4 。