磁化焙烧原理
贵州清镇赤铁矿磁化焙烧工艺效果的影响因素
贵州清镇赤铁矿磁化焙烧工艺效果的影响因素1前言由于目前我国的年生铁产量已突破2.52亿吨,铁矿资源状况不能满足钢铁生产的要求,每年需要进口大量的铁矿石满足钢铁生产需要,充分利用国内现有铁矿石资源显得尤为重要。
我国铁矿石资源条件差,丰而不富。
尽管探明储量有462亿吨,但已被利用和可供选择利用的储量只有256亿吨,且多为贫矿,平均品位仅有31.95%,比世界平均品位低11个百分点,贫矿占储量的94.3%,均需经过选矿富集才能达到炼铁生产对品位的要求。
2矿石的化学组成表1原矿多元素分析结果试验采用贵州清镇赤铁矿,分析结果表明,矿石铁品位较高,其中全铁含量为46.64%; 矿样中硅、钾和铝的含量比较高,由于赤铁矿与含铁硅酸盐脉石在比重、比磁化系数等方面差别不大,用重、磁选选别效果不理想,浮选过程中的硅铁分离实际上变成了铁铁分离,可以说,硅酸盐铁矿物含很高的氧化矿石,如:钠闪石、钠辉石、镁铁闪石、阳起石、绿云母等很难分选。
2.1矿物组成和结构构造研究用Olympus BX51型反光显微镜观察,结果如下:金属矿物成分:主要金属矿物为赤铁矿、褐铁矿,含量40~45%,其它55~60%为脉石矿物或氧化后形成的粘土质。
样品中的赤铁矿有两种形态:a.结晶较好的粗粒全晶质,呈粒状和纤维状,其中粒状赤铁矿单独分布(图1),粒径0.01~0.05mm之间,纤维状赤铁矿多呈极细的弯曲片状或细脉状分布在脉石矿物中(图2),该类型赤铁矿约占25%左右,且分布不均匀,集合体呈脉状、胶体状展布;b.细粒集合体状赤铁矿结晶程度较差,伴随褐铁矿化或氧化后发生粘土化(图3),部分细粒赤铁矿分布在菱铁矿风化假晶中(图4),粒径小于0.001mm,含量15~20%。
褐铁矿多与细粒赤铁矿关系密切,隐晶质。
脉石矿物多为黑云母、磷灰石和绿泥石等。
组构特征:致密块状、胶状构造;他形粒状结构、片状、纤维状结构等。
赤铁矿外的硅酸盐矿物以细粒黑云母为主,多呈团状集合体(图5),或呈星点状与赤铁矿伴生,含量低于3%。
铁矿石选矿中关于取制样的方式
铁矿石选矿中关于取制样的方式摘要：目前国内铁矿石远远不能满足我国钢铁工业发展的需要，致使我国对进口铁矿石的依存度不断加大。
随着经济全球化的发展，有利于我国在世界范围内进行资源配置，实施全球化的矿产资源发展战略。
在手工取制样方法的应用过程中，根据粒度分布比例定量取样，可以减小取样偏差，然后在制样过程分粒级破碎、缩分，最后得到该批货物的检测样。
采用此方法不仅劳动强度相对较小，而且能取得具有代表性的样品。
关键词：铁矿石选矿矿浆取样一、铁矿物的种类铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。
各种含铁矿物按其矿物组成主要可分为:磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。
由于它们的化学成分、结晶构造以及生成的地质条件不同，因此各种铁矿石具有不同的外部形态和物理特性。
1、磁铁矿磁铁矿的化学式为Fe3O4，其中FeO含量占31%,Fe2O3含量占69%，理论含铁量为72.4%。
这种矿石有时含有Tio2及V2O5组成复合矿石，分别称为钦磁铁矿或矾钦磁铁矿。
在自然界中纯磁铁矿矿石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。
磁铁矿具有强磁性，晶体常呈八面体，少数为菱形十二面体。
具有半金属光泽，集合体常呈致密的块状，颜色条痕为铁黑色，相对密度4.9 ~5.2，硬度5.5 ~6.0，无解理，脉石主要是石英及硅酸盐。
其结构细密，还原性差。
在选矿时可利用磁选法，处理比较方便。
2、赤铁矿赤铁矿为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%。
这种矿石在自然界中经常形成巨大的矿床，从储量和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。
根据其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿、镜铁矿、云母铁矿、粘土质赤铁矿等。
赤铁矿含铁量一般为50%~60%，含有害杂质硫和磷比较少，还原性较磁铁矿好，因此，赤铁矿是一种比较优良的炼铁原料。
赤铁矿有原生的，也有再生的，再生的赤铁矿是磁铁矿经过氧化以后失去磁性，但仍保存着磁铁矿的结晶形状的假象赤铁矿，在假象赤铁矿中经常含有一些残余的磁铁矿。
焙烧试验2
（四）投笼
投笼要分批进行，每批可相隔2小时左右，一般笼子在炉内留时间约 6～9小时，投笼后5小时就要做好收笼准备。投笼地点在炉顶装料口处。
（五）收笼
收笼地点在炉下两侧搬出机上，投笼5小时后，派专人在搬出机处值 班，每班需2～3人。值班人员对于收笼要特别注意，以避免丢失，已经 破裂的笼子亦需拣出，核对投笼和收笼数量。冬季搬出周围水汽弥漫， 观察矿笼不便，可用管引煤气点燃，以驱散水汽。 （六）试验记录 出炉的每个笼子均需贴上标签，注明出炉时间，以便检查不同焙烧 时间的焙烧矿质量。
也就是说理论上焙烧矿还原度为42.8%时 质量最佳。如R值大于42.8%，说明矿石过还 原，小于42.8%则欠还原。无论是过还原还是 欠还原，矿石的磁性均降低。 据实践得知，不同类型和不同粒度的矿 石，其最佳还原度并不一致。如对于鞍山赤 铁石英岩的焙烧，当矿石粒度为75%～10毫米 时，还原度达52%左右时选别效果较好。
在焙烧试验时，尚需注意以下事项：
1、焙烧矿样必须放在炉内高温带； 2、热电偶插放位置要恰当，不能太深，也不 能太浅； 3、经常检查瓷管，如坏了漏气，必须马上更 换； 4、如矿样含结晶水高，应先预热，去掉水份， 并使物料较疏松有利于还原。
四、实验室还原焙烧试验结果应用于工业生 产的有关问 题
1、试验室焙烧试验结果，可以说明这种铁矿石磁化焙 烧的可能性及指标，所得到的适宜焙烧条件，可供工业焙 烧炉设计参考。 2、影响磁化焙烧的因素很多，只能抓住温度和时间、 矿石粒度、热工制度等，小型试验与大型试验就有很大差 距，在试验室条件下，只能抓住温度和时间、还原剂种类 和用量这几个主要矛盾进行试验。试验室焙烧试验结束后， 必须进行扩大试验，将来生产上用什么样炉型结构，扩大试验 就在什么样炉型结构上进行。
磁化焙烧技术发展概况
2）还原煤种类。根据还原性回转窑结圈形成的基本因素，回转窑还原 对还原煤的质量也有了一定的要求，要求反应性高，热值高，而这种煤挥 发分也高，当回转窑内物料达到一定温度时，挥发分大量溢出并燃烧，使 窑内出现局部高温，在这一部位出现低熔点物质，产生液相，使结圈的可 能性更大。
3）一旦在还原时窑内出现局部高温，窑内局部铁矿石在此高温还原过 程中发生Fe3O4 向FeO转变，产生晶格脆化，引起矿石粉化，加之铁矿石 在破碎过程产生细粒粉矿，这些在还原过程中是主要引起结圈长大的重要 因素，另外高温还原过程产生FeO或矿石自身含有的FeO，在还原时会跟 SiO2、Al2O3、CaO等成分结合，形成较低熔点的物质如FeO-SiO2-CaO 熔点为1080℃，FeO-SiO2-CaO-Al2O3熔点为1030℃。并且在大于1200℃ 高温条件下，Fe3O4就与矿石中SiO2反应产生液相，极易黏附其它物质粘 结在窑体耐火砖上而产生结
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的回转窑处理15-0mm的粉矿，用褐煤作燃料和还原剂，焙烧时间需要24小时。英国专利GB960725发现当还原气氛中含有一定量的水蒸气时，可防 止Fe2O3被过度还原。英国专利GB965049提出，通过气相还原铁矿石只在 有气源时才会较为经济，但当没有合适的气源而需要造气设施时，会因造气 设施投资及运行成本增加，使磁化焙烧经济性打折扣。该专利提出通过重油 还原铁矿石，并且发现对铁含量为30%-55%的铁矿石，只需加入重油1.5%3.0%即可。
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用煤气还原，先后对鞍山赤铁矿、南京凤凰山赤铁矿、酒泉菱铁矿 、镜铁矿、河北宣化鲕状赤铁矿、包头白云鄂博含稀土氧化铁矿等进 行磁化焙烧-磁选，得到含Fe 60%~65%的铁精矿，铁回收率在 90%~94%。70年代末，马鞍山矿山研究院利用流态化原理设计的沸 腾焙烧炉，与广西八一锰矿进行了高铁锰矿石焙烧工业试验，焙烧过 程中将粉煤直接喷入沸腾炉内作为还原剂，焙烧矿经磁选分别得到合 格的铁精矿和锰精矿，同时利用该项技术对上海川沙硫酸渣进行了磁 化焙烧工业试验，试验均获得成功。由于焙烧热能耗较高、铁精矿价 格偏低，上述工业试验结束后未能长期进行工业生产。沸腾炉焙烧也 存在还原速度慢，还原不均匀的问题，并且入炉矿粒度较细，破碎磨 矿费用较高，造成生产成本过高。
张汉泉磁化焙烧技术
附件 2、大冶智达资源再生材料厂多级动态磁化焙烧炉
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附件 3、福建三明多级动态磁化焙烧炉
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附件 4：广西灵山诚丰矿业公司多级动态磁化焙烧炉
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附件 5：湖北省发明奖励证书
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附件 6：专利说明书及发表论文 1、 粉状低品位氧化铁矿石选矿方法 2、 黄梅褐铁矿悬浮闪速磁化焙烧试验研究 3、 多级动态磁化焙烧技术及其应用
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前言
近年来，我国进口成品铁矿石的数量都在需求总量的 60%以上 （对外依存度大于 60%），因此随着钢铁工业的快速发展及易选磁铁 矿资源的日趋枯竭，难选氧化铁矿资源的开发利用已迫在眉睫。磁化 焙烧是将难选的弱磁性铁矿石在焙烧炉中加热并在适宜气氛中使弱 磁性铁矿物在还原介质中转变为强磁性铁矿物的过程。经磁化焙烧 后，弱磁性铁矿物比磁化系数增加上千倍，而脉石矿物在大多数情况 下磁性变化不大，从而增大了铁矿物与脉石矿物的磁性差异，产品弱 磁选分离效果好，因此磁化焙烧-磁选是处理此类难选氧化铁矿最行 之有效的方法之一。
对不同粒级（-5.0mm）、含 Fe 25%～45%的难选低品位氧化铁 矿石在运动状态下实现 Fe2O3（弱磁性）向 Fe3O4（强磁性）快速转 变，转化率≥90%；焙烧产品经弱磁选，铁精矿品位≥60%，铁回收率 ≥85%，综合加工成本低，经济效益明显。
本项目有效解决了现行磁化焙烧工艺中存在回转窑、竖炉、沸腾
本项目针对不同类型难选弱磁性氧化铁矿进行多级动态磁化还 原焙烧，集成粉状矿石多级干燥预热、磁化还原、密闭冷却等过程为 一体的高效快速磁化还原炉，采用多级动态磁化焙烧的方法，增大焙 烧过程的传热传质效率，充分利用余热降低能量消耗；通过提高气固 固反应速度，提高磁化焙烧效率；采用低温磁化焙烧，有效避免铁矿 物与杂质矿物烧结。大幅度改善了难选氧化铁矿（赤铁矿、褐铁矿、 菱铁矿、镜铁矿等）弱磁选分选性能。
铁矿石磁化焙烧综述
1.前言1.1铁矿资源形势据美国地质调查局报告，时至2007年底，世界铁矿石储量约为1500亿吨，基础储量约为3400亿吨；铁金属储量约为730亿吨，基础储量约为1600亿吨。
澳大利亚、巴西、中国、俄罗斯、乌克兰及美国等都是世界铁矿资源大国[1]。
目前，世界铁矿年产量在8.5亿～9亿吨，铁矿贸易量在4.2亿～4.5亿吨。
在世界铁矿石贸易中，巴西与澳大利亚为两个最大输出国，出口量约占世界出口量的六成，而铁矿石的主要采购国为中国、日本、韩国和德国，占世界进口量的一半以上。
近年来，中国的铁矿石进口主要来自澳大利亚、巴西、印度、南非、秘鲁与加拿大，占我国当年进口总量的90%以上。
2000～2003年我国铁矿石进口数据如下：2000年为6997万吨，2002年为1.1亿吨，2003年为1.45亿吨[2]。
据海关资料统计，2004年中国共进口铁矿石2.08亿吨，钢铁业对进口铁矿石的依赖度达41.2%[3]。
2005年进口铁矿石为2.75亿吨，约占世界铁矿石进口总量的40%，比上年增长32%。
我国已被世界称为“全球吸铁石”，是世界铁矿石市场的最大买主。
在我国铁矿石供应中，国外进口矿比例超过了50%，其中约60%由力拓矿业公司、必和必拓铁矿公司、淡水河谷公司等三大矿业巨头提供。
随着钢铁工业的迅猛发展和对铁矿石储量的日益关注，世界范围内的铁矿石价格产生了急剧波动。
为了平抑国际铁矿石价格，许多国内钢铁企业纷纷寻求国内矿产，以降低成本，致力于国内资源的开发利用。
而据国土资源部调查数据显示，我国已查明铁矿资源储量为607亿吨，另外还有相当数量的低品位铁矿资源，预测未查明资源在1000亿吨以上，其中大中型矿山深边部近期可利用的铁矿资源约200亿吨。
虽然我国的黑色金属矿石资源丰富，但是其特点之一是贫矿多，全国铁矿总体平均品位以30%～35%为主[4]；二是红矿多，各种弱磁性矿石占总储量65%左右，其中磁铁矿石约占30%，含多金属铁矿石和弱磁性铁矿石约占70%；三是伴生其它有用成分的复合矿石多，伴生成分有锰、钒、铜、钴、铅、锌、钨、锡、钼、硫、磷、煤和稀土、稀散以及放射性元素等，占总储量2/3左右。
选矿原理
40． 铜硫混合精矿的分离原则一般是（浮铜抑硫），即抑制（黄铁矿）。
41． 矿料的相对密度测定可以用（烘干法）或（浓度壶法）。
42． 重选流程中要对于精矿要贯彻的（早收多收）原则，对尾矿要贯彻（该丢早丢）原则。
30． 取样对象可分为（静置物料）和（运动物料），不同的取样对象要用不 的取样方法。
31． 块状料堆的取样方法有（舀取法）、（探井法）。
32． 试样加工四道工序（筛分）、（破碎）、（混匀）、（缩分）。
33． 试样混匀的三种方法（移锥法）、（环锥法）、（翻滚法）。
34． 试样缩分的常用方法有（四分法）、（多槽分样器法）、（方格法）。
16． 矿物的晶格类型与可浮性的关系（分子晶格）>（金属晶格）>（共价晶格）>（离子晶格）。
17． 浮选体系中固相表面与液相表面出现电位差的原因（优先解离）、（优先吸附）、（晶格取代）。
18． 硫化矿物常用的捕收剂有（黄药）、（黑药）、（硫氮）、（硫氮脂及其他脂）。
19． 常用的起泡剂有（松油及松醇油）（甲酚酸）（重吡啶）（醇类起泡剂）等
27.比磁化系数:按照单位质量物体在单位磁场强度的外磁场中磁化时所产生的磁矩即物体此磁化系数.
二、填空题。
1． 选矿过程由选前的（矿石准备作业）、（选别作业）和选后的（选后的脱水作业）组成。
2． 选矿的工艺指标包括（品位）、（品率）、（选矿比）、（富矿比）、（回收率）。
3． 重力选矿是根据各种矿物的（密度）（粒度）不同来进行分选的，一定程度上与矿物的（颗粒形状）有关。
3.常用的跳汰周期曲线有哪些？
红矿(赤铁、褐铁、菱铁矿)磁化焙烧新工艺新技术
红矿（赤铁、褐铁、菱铁矿）磁化焙烧新工艺新技术一、红矿的磁化焙烧选矿技术及工程赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其共生矿（红矿）属于难选矿，尤其是嵌布粒度细、易泥化的矿石，常规的强磁或强磁－浮选工艺回收率和精矿品位较低，资源浪费严重、精矿质量较差难以满足精料冶炼的要求。
工业应用表明：磁化焙烧是一种把难选红矿变为易选磁矿的经济可行的有效法。
1、基本原理：铁是一种多价态元素，能形成几种氧化物：α-Fe2O3(赤铁矿) 、γ-Fe2O3(磁赤铁矿)、Fe3O4（磁铁矿）、FexO（浮氏体）. 其中只有磁铁矿和磁赤铁矿是强磁性，其余是弱磁性，这取决于他们的结构和各种影响因素。
磁铁矿是一种尖晶石型的铁氧体，赤铁矿及浮氏体的晶体结构属斜方晶系，磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行化学反应的过程，弱磁性矿物（赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿菱锰铁矿及其共生矿）经磁化焙烧后，磁性显著增强，即可通过弱磁选进行有效的分离。
常用的的磁化焙烧法可分为：还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化还原焙烧和还原氧化焙烧。
我们通过多年的试验研究和工业化实施，解决了磁化焙烧工业应用方面的技术问题，通过磁化焙烧，赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿（及其共生矿）转化为易选的磁铁矿，磁化率可达85～92％，弱磁选回收率可达70～85％、精矿品位61～63％，为这些难选资源的工业应用找到了一条经济、可行的新方法。
2、还原焙烧：赤铁矿、褐铁矿、高价锰矿石和铁锰矿石在加热到一定温度后，与适量的还原剂相作用，就可使弱磁性的铁矿物转变为磁铁矿，同时锰矿物由高价还原为低价，常用的还原剂有C、CO、H2等。
Fe2O3+C →Fe3O4+COFe2O3+CO→Fe3O4+CO2Fe2O3+H2→Fe3O4+H2OMnO2+CO→MnO+CO2MnO2+H2→MnO+H2O褐铁矿在加热脱水后变成赤铁矿后，按上述反应还原成磁铁矿。
3、中性焙烧：菱铁矿（FeCO3）、菱镁铁矿、菱铁镁矿、等碳酸铁矿石与赤褐铁矿的共生矿在一定焙烧条件也可变成磁铁矿。
磁化焙烧原理PPT课件
2.2 磁化焙烧的原理
以上三种焙烧方法，是按照不同矿物所采用的。实 际上，矿石的铁矿物组成往往不是单一的铁矿物，而是 同时含有几种铁矿物。根据矿石中成分的不同，磁化焙 烧时可将几种焙烧方法结合使用。常用的有中性还原焙 烧、氧化还原焙烧、还原氧化焙烧。
通入少量空气： ４ＦｅＣＯ３＋Ｏ２＝２Ｆｅ２Ｏ３＋４ＣＯ２↑ （３００～４００℃） ３Ｆｅ２Ｏ３＋ＣＯ＝２Ｆｅ３Ｏ４＋ＣＯ２↑ （３００～４００℃）
2.2 磁化焙烧的原理
３ 氧化焙烧 氧化焙烧是专门对黄铁矿而言的，其反应如下：
７ＦｅＳ２＋６Ｏ２＝Ｆｅ７Ｓ８＋６ＳＯ２↑ 延长焙烧时间，磁黄铁矿发生下列反应变成磁铁矿： ３Ｆｅ７Ｓ８＋３８Ｏ２＝７Ｆｅ３Ｏ４＋２４ＳＯ２↑
还原度表示还原焙烧矿中氧化亚铁（ＦｅＯ）和全铁（ＴＦｅ ）含量百分比，以下式表示：
R=TeO/TFe×100% 式中 R———还原度，％ ；
ＦｅＯ———还原焙烧矿中ＦｅＯ的含量，％ ； ＴＦｅ———还原焙烧矿中全铁的含量，％ 。
2.3.1理论鉴别
在理想情况下矿石中的Fe203全部还原为Fe304时，还原度为: R=（5+16）×100%/（56×3）=42.8%
2.2 磁化焙烧的原理
氧化还原焙烧 含有菱铁矿、赤铁矿或褐铁矿的铁矿石，在菱铁矿
与赤铁矿的比值小于１时，在氧化气氛中加热到一定程 度，菱铁矿可氧化成赤铁矿，然后再在还原气氛中将其 与矿石中原有赤铁矿一并还原成磁铁矿。
磁化焙烧法
磁化焙烧法
磁化焙烧法是以还原性气体或煤作为还原剂，将铝土矿中的铁矿物还原为强磁性的磁铁矿，经过磁选将磁铁矿分离出来，得到铁精矿和高品位的铝精矿。
郑州矿产综合利用研究所采用Al2O3 49.76%，SIO2 4.9%，A/S 10.16，Fe2O328.23%的铝土矿，进行了磁化焙烧－磁选的工艺研究。
该工艺将原矿破碎至小于5mm，配加焦炭量为25%，在焙烧温度780℃，焙烧时间４．５小时条件下进行磁化焙烧；焙烧矿经磨矿、磁选，可得到Al2O3 60.28%，TFe10.25%的铝土矿精矿，氧化铝回收率为70.26%，磁铁矿精矿中TFe含量可达56.35%，铁回收率为42.89%，氧化铝含量可达20%以上。
该法存在的问题是，铁铝矿物在磁选过程中损失较大，回收率低，无论铁精矿中氧化铝含量还是铝精矿铁含量均超标，无法达到工业应用的要求。
磁化焙烧工艺与设备教程：第三章 磁化焙烧设备
3.1.3 性能特点
存在问题： ➢ 由于焙烧矿处理的矿石粒度比较大，其比表面积比较小，
因而和还原剂的接触表面减少，还原过程缓慢。 ➢ 在实际生产中，由于矿块表层还原度高于内部，经常出现
矿块表面和内部还原不均匀的现象，矿块粒度越大，还原 不均匀现象越严重。
3.2 回转窑
回转窑又称回转炉，也是贫赤铁矿磁化焙烧的一种设 备。这种炉子国外应用较多，主要用于处理粒度为０～ ３０ｍｍ 中等粒度的贫赤铁矿矿石。
3.1.3 性能特点
经验： １．闭路焙烧，使磁选回收率提高３％ 左右。 ２．采用２２％ 焦炉煤气和７８％ 高炉煤气（热值１５
００～２０００ｋＪ／ｍ３）配比的混合煤气，使焙 烧热耗有所降低。 ３．煤气预热，可降低焙烧热耗，防止冬季管路冻结。 ４．焙烧矿和天然磁铁矿以４∶６配比混合进行磨矿、磁 选，可较好地解决焙烧矿严重磁团聚和滤饼水分高等 问题。
3.1.1 设备结构
６燃烧室：炉体中部的两侧。混合煤气和空气在燃烧室内充分燃烧，起 蓄热作用。
７煤气喷出塔：还原带中间位置装有铸铁制成的还原煤气喷出塔，煤气 经喷出塔与加热到一定温度的矿石形成对流，达到矿石被充分还原的 目的。
８排矿辊：炉底两侧，各设辊式排矿机一台，用以排出还原好的矿石。 ９水封池：在焙烧炉底部的两侧。作用是用水封闭隔绝空气进入。 10搬出机：从水封池中搬出矿石。 11抽风机：及时排出在还原焙烧过程中产生的废气，同时使炉内造成负
缺点： 1. 设备耗电量大； 2..排烟温度高，热损失大，燃料消耗高； 3.产量低，附属设施多。
3.2.1 设备结构
炉体为圆筒形，直径为３．６～４ｍ，长度达５０ｍ 或更长。炉身用钢 板制成，其内壁用耐火砖作衬里。炉身可沿长度方向分三带，即加热带、还 原带和冷却带。辅助设备包括给料设备、煤气系统及排烟除尘设备等。
固体物料分选理论与工艺答案
2014年硕士研究生入学试题（B卷标答）考试科目：830固体物料分选原理及工艺（共三大题，满分150分）一、名词解释（每小题5分，共20分）1．何谓双电层结构？答：双电层包括矿物表面及其所联系的一层溶液，分为定位离子层和外层，外层包括紧密层(又称Stern层)和扩散层。
双电层外层与内层定位离子符号相反起电性平衡作用的离子称为配衡离子。
配衡离子对表面没有特殊的亲和力，是靠静电吸着的。
矿物表面的荷电层决定其表面的电位符号，荷正电时，表面电位为正，反之亦然。
根据表面荷电的起因，一般认为定位离子为H+和OH-，而对于其它离子型矿物以及硫化矿物而言，组成矿物晶格的同名离子即为定位离子2．何谓矿物晶体表面的饱和键力和不饱和键力？答：矿物晶体内部的任一质点，由于与周围分布的相邻质点相互作用，使键力处于平衡饱和状态，习惯称为饱和键力；而位于晶体表面，例如面心附近的任一质点，则除了在此平面内以及朝向立方体内部的键力因与相邻质点相互作用得到饱和外，在朝向空间这个方向，面心附近的质点的键力则未得到补偿，因而处于未饱和状态，称为不饱和键力或表面不饱和键能。
由此可见，处于表面的质点对外界具有吸附其它物质的能力和作用活性。
同样，位于棱边上的任一质点，将在两个方向上具有不饱和键力，即棱边上质点的键力不饱和程度较高，其对外界具有较高的吸附能力和作用活性。
而位于任一顶角的质点，则因在三个方向上都有不饱和键力，所以位于顶角处的质点不饱和键力最强，即顶角处质点的键力不饱和程度最高，对外界吸附活性也最高，作用也最强烈。
以上说明，矿物经破碎、磨细后，不管是沿任何方向发生破裂，在断裂面上的质点均存在着不饱和键力，且在不同部位未得到补偿键力的不饱和程度亦不相同，其在断裂面不同部位具有不同的吸附能力和作用活性。
这些具有不饱和键力的表面对气体分子、水分子、药剂分子、离子或水溶液中的其它分子、离子，均会发生吸附作用。
值得注意的是，矿石经破碎磨细后，其比表面虽随之增大，形成的棱、角吸附“活性中心”亦增加更多。
强化褐铁矿磁化焙烧的新工艺及机理研究
ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｋｅｐｔ
ｍａｇｎｅｔｉｔｅ
ｓｔａｂｌｅ，ｎｏｔ ｏｘｙ－ｇｅｎａｔｅｄ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ
ｅｊｅｃｔｉｖｅ
ｏｆ
ｇａｓ ＣＯ
ｂｙ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｒｅｄｕｃｅ ｈｅｍａｔｉｔｅ，ｎａｍｅｌｙ ３Ｆｅ２０３＋ＣＯ－－－．２Ｆｅ３０４＋ Ｃ０２．Ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｒｅａｓｏｎｓ，ｔｈｅ Ｆｅ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｒｉｔｅ，ｔｈｅ ｏｆｆｅｒ
ａ
ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｅ ｇｏｔ ｗａｓ ｓｏ
ｐｅｒｆｅｃｔ ｔｈａｔ ｉｔ ｃｏｕｌｄｅｒｉａｌ ｆｏｒ
ｎｅｘｔ ｗｏｒｋｓｔａｇｅ．Ｉｎ
ｏｆ ｍａｇ
—ｎｅｔｉｚｉｎｇ ｒｏａｓｔｉｎｇ，ｓｉｄｅｒｉｔｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ
ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ Ｗａｓ ２％．Ｕｐｏｎ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｅ ｃｏｕｌｄ ｇｅｔ ｒｏａｓｔｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ４７．１ ５％ＴＦｅ、２．２６ ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｉｎｅｎｅｓｓ Ｂｙ ｏｆ
ｏｒｅ
ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ
为ｋ＝０．４９２８ｅ硼ｗ。由于配加菱铁矿后菱铁矿热分解产生的气体要向外
扩散，导致混合矿的致密度有所降低，此时在团块中必然产生了一定 比例的孔隙，原本致密的团块不再是无孔固体，气体扩散的阻力降低， 还原反应更易进行，还原剂用量更低。 焙烧矿球磨磁选后的尾矿中大部分为微细粒矿物，其中有价成分 铁的含量依然较高，本试验考虑添加一定比例的较大粒度的天然磁铁 矿充当载体，以充分回收微细粒矿物中的有价元素。通过计算可知： 当要回收的有价元素的粒度小于３８９ｍ时，加入的磁载体的粒度等于 或小于１００Ｉ．ｔｍ时磁团聚力达到最大值，此时吸附效果最佳。 磁团聚试验的最佳参数条件如下：天然磁铁矿的粒度范围为 １２０～１８０９ｍ，天然磁铁矿占混合矿的比例为１０％，当焙烧矿的磨矿 细度为．０．０７４ｍｍ８６．５０％时，此时扣除天然磁铁矿后的磁选精矿的铁 品位为６１．８１％，铁回收率为７４．８５％，比不加天然磁铁矿时的铁品位 提高了０．７９％，铁回收率提高了４．６５％。 关键词褐铁矿，菱铁矿，磁化焙烧，磁团聚，动力学
常用的铁矿石选矿方法
常用的铁矿石选矿方法铁矿石的选矿方法有很多，那么，常见的一些铁矿石选矿方法都有什么，下面就让我们一起来学习一下。
第一节磁铁矿选矿流程磁铁矿石主要包括单一磁铁矿矿石、钒钛磁铁矿矿石、含磁铁矿混合矿石和含磁铁矿多金属共生矿石，磁铁矿属强磁性产物，在磁铁矿选矿中普遍采用以弱磁选工艺为主的选别流程：1、单一弱磁选流程：选别作业采用单一弱磁选工艺，适合于矿物组成简单的易选单一磁铁矿矿石；可进一步划分为两类：连续磨矿-弱磁选流程、阶段磨矿-阶段选别流程。
1)连续磨矿-弱磁选流程：适用于嵌布粒度较粗或含铁品位较高的矿石。
根据铁矿无的嵌布粒度，可采用一段磨矿或两段连续磨矿，磨矿产品达到选别要求后进行弱磁选。
2)阶段磨矿-阶段选别流程：适用于嵌布粒度较细的低品位矿石。
在一段磨矿石进行磁选粗选，抛弃部分合格尾矿，磁选粗精矿在给入二段磨矿（再磨）进行再磨再选。
如果能再粗磨条件下，经过选别丢弃大量尾矿，对于减少后续磨矿和分选作业负荷、降低成本是有利的。
2、弱磁选-反浮选流程：主要针对的是某些铁矿石精矿石品位难以提高、铁精矿中SiO2等杂质组成偏高的问题，工艺方法包括磁选-阳离子反浮选流程和磁选-阴离子反浮选流程两种。
3、弱磁选-精选流程：这种流程方法是对某些铁矿石精矿品位难以提高、铁精矿石中SiO2等杂质组分偏高的问题开发出来的。
4、弱磁-强磁-浮选联合流程：主要用于处理多金属共生铁矿石和混合铁矿石，分为三类：1)弱磁选-浮选流程：主要用于处理伴生硫化物的磁铁矿矿石。
根据矿石性质进一步分为先磁后浮和先浮后磁两种。
2)弱磁-强磁流程：主要用于处理磁性率较低的混合矿石。
特点是采用弱磁选首先分离弱磁性的磁铁矿,弱磁选尾矿再采用强磁选回收赤铁矿等弱磁性矿物。
3)弱磁-强磁-浮选流程：主要用于处理多金属共生铁矿石。
第二节赤铁矿选矿流程赤铁矿化学成分为Fe2O3、晶体属三方晶系的氧化物矿物。
与等轴晶系的磁赤铁矿成同质多象。
晶体常呈板状；集合体通常呈片状、鳞片状、肾状、鲕状、块状或土状等。
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C ihUQ beishQO一CIXU0n 磁化焙烧一磁选(magnetizing roasting-
磁化焙烧
megnetic separation)磁化焙烧与磁选的联合处理法。
磁化焙烧是在一定温度和气氛下把弱磁性铁矿物(赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和黄铁矿等)变成
强磁性的磁铁矿或磁性赤铁矿(不Fe203)的过程。
是弱磁性矿石在磁选前的准备作业，以便用弱磁场磁选机进行分选。
磁化焙烧一磁选技术的分选指标优良，但成本较高。
磁化焙烧按原理分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧。
还原焙烧应用最广。
它在500~800℃的还原气氛下进行，焙烧产物是强磁性的Fe30、;若产物在还原气氛下冷却到400℃，再在空气中冷却，则产物是井 Fe203。
前者为还原焙烧，后者为还原一氧化焙烧。
还原焙烧用的还原剂为固体或气体。
固体还原剂如煤粉和焦炭粉;气体还原剂是各种煤气，如高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和天然气等。
中性焙烧是在不加或少加空气的条件下，把菱铁矿加热到300~400℃，使其分解为磁铁矿。
氧化焙烧是在氧化气氛下，将黄铁矿氧化为磁黄铁矿或磁铁矿。
为判断磁化焙烧后弱磁性矿物转化为强磁性矿物的程度，采用还原度来度量。
还原度是焙烧矿石中的氧化亚铁和全铁含量的百分数 (架只1。
写)。
还原完全时还原度为42.8%，小于、TFe/、‘“”厂”沪。
一，/J、/。
一”“~j/J、浅/J了曰.LJ/。
”J’“ 28%时，则表示还原程度不够。
磁化焙烧炉有竖炉、回转窑和沸腾炉。
中国多采用竖炉，炉子容积一般为50m“，处理能力
15t/h;容积较大的为70m3，处理能力为23t/h。
竖炉给矿粒度为75~Zomm，小于Zomm的粉矿不能用竖炉焙烧。
回转窑能处理粉矿，但有时容易结瘤。
沸腾炉热效率高，还原性能好，能处理3一。
mm 粉矿。
但粉尘量大，对环境污染较严重。
磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应的气氛中进行物理化学反应的过程。
根据矿石不同，化学反应不同。
磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性部烧和氧化焙烧等。
1、还原焙烧适用于赤铁矿和褐铁矿。
常用的还原剂有C，CO和H2比等。
褐铁矿在加热过程中首先排出化合水，变成不含水的赤铁矿，然后被还原成磁铁矿。
2、中性焙烧适用于菱铁矿。
菱铁矿在不通空气或通入少量空气的条件下，加热到300-400℃时，被分解成磁铁矿。
3、氧化焙烧适用于黄铁矿。
黄铁矿在氧化气氛中（或通入大量空气）短时间焙烧时被氧化变成磁黄铁矿，如果氧化时间很长，则磁黄铁矿变成磁铁矿。
焙烧加热原料和还原过程中用的还原剂可分为气体、液体和固体三种。
工业上常用的是煤气、重油和煤。
赤铁矿和镜铁矿两类铁矿石中的块状部分一般进入磁化焙烧中磁化，磁化产物用弱磁选的方法进行分选，粉矿用强磁选可浮选方法分选。
河南制砂机生产的棒磨机，污泥烘干机等系列大型选矿设备，提供设备的设计、生产、安装等，产品出口30多个国家地区，深受客户好评。
弱磁性矿物的强磁选：由于近年来新型强磁选设备的不断研制，使单独使用磁选方法大规模处理弱磁性矿物，特别是氧化铁矿石成为可能。
选矿厂常用两段连续磨入、弱磁选-强磁选流程处理0-10mm的粉矿。
粉矿经一段、二段磨矿和分级，用圆筒筛脱渣，中磁磁选机选出强磁性矿物，尾矿再用磁选机进行一次粗选、两次扫选。
磁铁焙烧简介：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿等矿物的磁性较低，用弱磁选方法无法回收，利用磁化焙烧的方法将他们变成强磁性铁矿物，然后再利用弱磁选的方法回收。