Fluidized magnetization roasting of refractory siderite-containing iron ore via preoxidation-low-temperature reduction

Magnetization roasting is one of the most effective way of utilizing low-grade refractory iron ore.However,the reduction roasting of siderite(FeCO3)generates weakly magnetic wüstite,thus reducing iron recovery via weak magnetic separation.We systematically studied and proposed the fluidized preoxidation-low-temperature reduction magnetization roasting process for siderite.We found that the maghemite generated during the air oxidation roasting of siderite would be further reduced into wüstite at 500 and 550℃due to the unstable intermediate product magnetite(Fe_(3)O_(4)).Stable magnetite can be obtained through maghemite reduction only at low temperature.The optimal fluidized magnetization roasting parameters included preoxidation at 610℃for 2.5 min,followed by reduction at 450℃for 5 min.For roasted ore,weak magnetic separation yielded an iron ore concentrate grade of 62.0wt%and an iron recovery rate of 88.36%.Compared with that of conventional direct reduction magnetization roasting,the iron recovery rate of weak magnetic separation had greatly improved by 34.33%.The proposed fluidized preoxidation-low-temperature reduction magnetization roasting process can realize the efficient magnetization roasting utilization of low-grade refractory siderite-containing iron ore without wüstite generation and is unlimited by the proportion of siderite and hematite in iron ore.

Reaction behavior and non-isothermal kinetics of suspension magnetization roasting of limonite and siderite

In order to develop limonite and decrease CO_(2) emissions,siderite is proposed as a clean reductant for suspension magnetization roasting(SMR) of limonite.An iron concentrate(iron grade:65.92wt%,iron recovery:98.54wt%) was obtained by magnetic separation under the optimum SMR conditions:siderite dosage 40wt%,roasting temperature 700℃,roasting time 10 min.According to the magnetic analysis,SMR achieved the conversion of weak magnetic minerals to strong magnetic minerals,thus enabling the recovery of iron via magnetic separation.Based on the phase transformation analysis,during the SMR process,limonite was first dehydrated and converted to hematite,and then siderite decomposed to generate magnetite and CO,where CO reduced the freshly formed hematite to magnetite.The microstructure evolution analysis indicated that the magnetite particles were loose and porous with a destroyed structure,making them easier to be ground.The non-isothermal kinetic results show that the main reaction between limonite and siderite conformed to the two-dimension diffusion mechanism,suggesting that the diffusion of CO controlled the reaction.These results encourage the application of siderite as a reductant in SMR.

Mechanism of improved magnetizing roasting of siderite–hematite iron ore using a synergistic CO–H2 mixture

A fluidized-bed magnetizing roasting-magnetic separation process was selected to treat this type of material.Phase transformations and microstructural changes in the product resulting from magnetizing roasting under different reducing gases(CO,H2,CO+H2)were clarified by vibrating sample magnetometry,X-ray diffraction,scanning electron microscopy,and energy-dispersive X-ray spectroscopy.The results indicated that the conversion ratio and saturation magnetization of samples roasted in a mixed gas of CO and H2 were higher than those of samples produced under CO or H2 alone.This indicated that synergy of the combined CO and H2 gas had a positive effect on the fluidized-bed magnetizing roasting process.The mechanism and kinetics of the improved magnetizing roasting of a siderite-hematite iron ore mixture under this synergistic CO-H2 system were investigated under isothermal conditions.The results indicated that the apparent activation energies of the reactions of the iron oxides decreased from 37.7 and 17.9 to 15.9 kJ/moI when the roasting atmosphere was changed from pure H2 or CO to a gas mixture of CO and H2,respectively.The mixed CO-H2 gas promoted the conversion ratio of hematite and siderite to magnetite,thereby improving the conversion ratio in the fluidized-bed magnetizing roasting process.

难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出工艺

【目的】提高难选高铁软锰矿的资源利用效率,缓解我国锰矿资源依赖进口的现状。【方法】采用流化床反应器作为焙烧装置,模拟发生炉煤气气体组分作为还原气体,对云南省某地区的难选高铁软锰矿进行流态化磁化焙烧。对还原后的焙烧矿进行磨矿-弱磁磁选,得到铁精矿和锰精矿。最后,对锰精矿中的锰进行酸浸浸出。【结果】在500℃流态化还原焙烧10 min,该难选高铁软锰矿即可达到最佳的还原状态效果,当样品的磨矿粒径<30μm的颗粒的质量分数为65%时,即可达到最佳的解离效果。选别后铁精矿铁品位和回收率分别为57.24%和76.55%,锰精矿锰品位和回收率分别为24.41%和73.84%,锰精矿的铁浸出率仅有1.94%。【结论】考察难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出规律,可以降低反应温度,缩短反应时间,低碳节能;抑制过还原反应的发生,可以提高铁资源利用率,降低浸出酸耗和除铁剂消耗。低能耗、低消耗和高利用率可以极大地提高难选高铁软锰矿的经济性,解决这部分资源难于利用的困境。

红土镍矿酸浸渣综合利用进展

近年来随着不锈钢及新能源用镍需求的增长,红土镍矿湿法提镍工艺得到更多应用,相应的红土镍矿酸浸渣堆存量也迅速增加,对此类固废进行科学消纳和资源综合利用迫在眉睫。针对红土镍矿酸浸渣有害元素硫、有价金属铁含量高的特点进行综合利用新技术、新装备研究对红土镍矿湿法冶金工业的持续发展具有重要的理论和现实意义。主要介绍红土镍矿酸浸渣的湿法冶金形成过程及其成分组成和物理化学性质,较为系统地梳理了红土镍矿酸浸渣在尾矿坝堆积、地下压滤回填和深海填埋等直接处理方法,提取利用铁、铬、铝、稀土等有价金属资源,消纳制备硅藻土、陶粒、矿物纤维等建筑材料、制备锂电池电极、沸石等高附加值材料综合利用技术上的研究进展,展望了红土镍矿酸浸渣流态化提铁降硫技术及装备的发展前景。

难选褐铁矿流态化磁化焙烧—弱磁选工艺研究

某低品位复杂难选铁矿,铁主要以褐铁矿形式存在,褐铁矿与脉石矿物紧密共生,导致强磁选精矿铁品位偏低,难以获得合格铁精矿。通过试验发现,采用高梯度强磁选预富集—流态化磁化焙烧—弱磁选工艺可以高效利用该褐铁矿,重点考察了焙烧温度、焙烧时间、还原气氛和气量,以及焙烧产品磨矿细度、磁感应强度等参数对强磁精矿磁化焙烧指标的影响。同时,详细分析了焙烧前后试样中铁物相及嵌布特征的变化情况。结果表明,针对铁品位36.58%、粒度为-0.074 mm占83.73%的强磁精矿,在焙烧温度500℃、焙烧时间15 min、还原气体CO浓度20%、总气量600 mL/min,焙烧产品磨矿细度为-0.043 mm占90%、磁场强度0.15 T的试验条件下,采用流态化磁化焙烧—弱磁选工艺,最终获得了产率59.01%、铁品位58.69%和铁回收率85.89%的铁精矿。研究结果为该类难选铁矿资源的高效利用提供了一种新的技术途径。

强磁选—磁化焙烧—弱磁选工艺回收某尾矿中的菱铁矿

云南某尾矿含铁13.88%,主要以菱铁矿的形式存在,具有回收利用价值。采用“强磁选—流态化磁化焙烧—弱磁选”工艺回收铁,考察了矿样焙烧前后铁物相的转变。结果表明,强磁选可以获得产率21.60%、铁品位27.18%、铁作业回收率40.19%的铁粗精矿;铁粗精矿采用550℃预氧化7.5 min并在温度450℃、还原势R=0.6条件下还原磁化焙烧7.5 min,能保持还原产物中Fe_(3)O_(4)的稳定性,无FeO生成,保证了铁氧化物的高磁性转化率和强适应性,获得产率90.84%、铁品位30.02%的焙砂;焙砂经弱磁选可获得产率35.29%、铁品位60.51%、作业铁回收率71.13%的磁铁精矿。研究成果为尾矿资源综合利用及难处理铁矿资源高效利用提供了有益参考。

菱铁矿微波磁化焙烧磁选工艺及机理研究

菱铁矿是我国重要的铁矿资源,然而由于其铁品位低、矿物组成复杂,尚未得到大规模开发利用。提出采用微波磁化焙烧技术处理菱铁矿,考察了微波焙烧温度、微波焙烧时间、CO_(2)浓度、磨矿细度以及磁场强度对焙烧产品分选指标的影响规律,同时采用XRD、VSM、SEM-EDS等检测技术分析了微波磁化焙烧过程机理。结果表明:菱铁矿石微波磁化焙烧磁选适宜的工艺参数为焙烧温度650℃、焙烧时间10 min、CO_(2)浓度20%、磨矿细度-0.038 mm占85%、磁选场强136.19 kA/m,此时可获得铁精矿品位61.62%、回收率82.87%的技术指标;随着焙烧反应的进行,弱磁性的菱铁矿石逐渐转变为强磁性磁铁矿,焙烧后样品的磁性显著增强。在焙烧时间10 min时,焙烧产品最大比磁化系数为31.14×10^(-5) m^(3)/kg。焙烧过程中菱铁矿按照由颗粒边缘至内部的空间顺序转变为磁铁矿,且随着反应的进行,裂纹由外向内生成发育。研究结果为菱铁矿资源的高效利用提供了一种新思路。

微型流化床测定菱铁矿磁化焙烧固体产物特性的演变过程

利用具有在线颗粒取样功能的微型流化床反应分析仪(MFBRA-P),研究了惰性气氛下菱铁矿磁化焙烧反应过程中固体产物的物相组成、孔隙结构以及磁性的瞬态变化过程。结果表明:菱铁矿于600℃时完全分解,分解过程为先经分解反应生成FeO,FeO再经过磁化反应生成最终产物Fe3O4;焙烧产物的孔体积和比表面积随焙烧温度的增加以及反应的进行均呈现先增大后减小的趋势,并在600℃时出现最大值(3.03 cm^(3)·g^(-1)和13.19 m^(2)·g^(-1));焙烧产物的饱和磁强度随反应的进行大幅度增加,但当反应结束后即温度高于600℃时,焙烧产物的饱和磁强度几乎不变。

悬浮态磁化焙烧菱铁矿粉料试验研究

对粒度为40—60μm的大西沟菱铁矿粉料进行悬浮磁化焙烧试验，研究了焙烧温度、焙烧时间和焙烧气氛对焙烧产品质量的影响规律。结果表明：温度是焙烧的主要影响因素，焙烧温度越高，达到最佳焙烧效果所需的时间越短。随着焙烧气氛中氧含量的增加，焙烧产品将因氧化而导致质量逐渐变差。在菱铁矿完全分解之前，FeCO3的分解程度是焙烧效果的主要影响因素，延长焙烧时间对提高焙烧产品质量有利；在菱铁矿完全分解之后，氧化程度是焙烧效果的主要影响因素，延长焙烧时间会使焙烧产品质量下降。大西沟菱铁矿粉料在氧含量为1．05％的弱氧化气氛中于800℃或850℃下悬浮磁化焙烧1min，可获得磁选精矿铁品位不低于58．21％、铁回收率不小于79．39％的焙烧产品。

悬浮态磁化焙烧菱铁矿及冷却条件对产品的影响

针对传统的堆积态菱铁矿焙烧工艺具有气固接触面积小、能耗大、矿石质量不均匀、容易产生“过烧”和“欠烧”的缺点，开展了悬浮态磁化焙烧细粒菱铁矿的试验，研究了不同冷却条件对焙烧产品的影响。研究结果表明，冷却速度是影响焙烧矿质量的重要因素，将焙烧矿在空气中快速冷却可跳过500～400℃相变激烈区，减小氧化程度，获得良好指标。

大西沟菱铁矿煤基回转窑磁化焙烧半工业试验

用1.3 m×24 m煤基回转窑对大西沟菱铁矿(品位TFe 26.82%)进行了中性磁化焙烧半工业试验。控制合适的焙烧温度场和气氛场,焙烧矿排入水中淬冷。水冷焙烧矿磨矿至95.60%-0.045 mm,经磁场强度1.19×102kA/m的磁选管选别得磁精矿的产率44.52%,品位TFe 59.84%,回收率86.41%的理想指标,为我国菱铁矿的开发利用开辟了新的有效途径。

某低品位难选菱铁矿分级磁化焙烧试验研究

针对回转窑磁化焙烧过程中细粒级粉矿存在的容易“结圈”以致焙烧作业率偏低的问题,对某低品位难选菱铁矿进行了分级闪速磁化焙烧试验研究。结果表明,将原矿TFe品位24.68%的菱铁矿筛分成块矿与粉矿两种产品,采用块矿回转窑焙烧、粉矿闪速焙烧的联合焙烧工艺,可获得磁选精矿产率33.66%、TFe品位60.91%、铁回收率83.07%的选矿指标。

云南某难选菱铁矿石选矿试验研究

云南某铁矿石铁品位低,矿物嵌布粒度复杂,有害元素磷含量高,属难选矿石。鉴于对该矿石工艺矿物学的研究,采用了反浮选—磁化还原焙烧—弱磁选工艺处理该矿石,获得了铁品位为68.22%,回收率为65.72%的铁精矿,其中含磷0.06%、含硫0.35%、含硅9.45%,为类似高磷菱铁矿的分选提供了一种新的思路。

大冶铁矿强磁选精矿磁化焙烧热力学研究

磁化焙烧-磁选分离的技术路线,是解决菱铁矿含量较高的大冶铁矿尾矿中低品位难选红铁矿（w（TFe）=34%左右）的有效工艺。其焙烧工艺参数对工艺效率影响较大。对其热力学反应条件进行了分析,依靠碳酸铁的自身分解产物CO和还原气氛,大冶低品位含菱铁矿弱磁性铁矿能在弱还原气氛条件下,在10-0 s内完成整个磁化焙烧过程。磁化焙烧后,弱磁选精矿铁品位大大提高（w（TFe）〉60%）。

60万t/a难选菱(褐)铁矿闪速磁化焙烧成套技术与装备

针对菱铁矿、褐铁矿等难选弱磁性铁矿石的选矿技术问题,长沙矿冶研究院有限责任公司等单位通过基础理论研究、成套技术与装置研发、系统工程技术开发、工业试验和产业化等工作,开发出闪速磁化焙烧成套技术与装备。60万t/a产业化工程于2016年在湖北省黄梅县建成并稳定生产,对铁品位为32.52%的菱(褐)铁混合矿石,采用闪速磁化焙烧成套技术和装备,工业生产获得了铁品位为57.52%、铁回收率为90.24%、Si O2含量仅为4.76%的铁精矿,吨原矿焙烧热耗为31.22 kg标准煤,铁精矿的制造成本为234.36元/t,技术、经济指标远好于其他工艺。因此,该技术推广应用前景十分广阔。

难选弱磁性铁矿石闪速(流态化)磁化焙烧成套技术开发与应用研究

针对难选弱磁性菱铁矿、褐铁矿采用常规选矿方法不能有效分选的难题,进行了基础理论研究、成套技术与装置研发以及系统工程技术集成等,开发了高效处理难选弱磁性铁矿石的闪速磁化焙烧成套技术与装备,并在湖北黄梅建成了首个60万吨/年的产业化工程项目并稳定生产。原矿品位32.52%的菱(褐)铁混合矿,经闪速磁化焙烧处理后,工业生产可获得铁精矿品位57.52%、SiO_2含量4.76%、铁回收率90.24%的先进技术指标;原矿焙烧热耗31.22 kgce/t,产品铁精矿制造成本234.36元/吨,低于其它焙烧方法。该技术的推广应用前景十分广阔。

王家滩菱铁矿流态化磁化焙烧试验研究

对王家滩菱铁矿在流态化状态下的磁化焙烧温度和焙烧气氛条件分别进行了试验研究。试验结果表明：焙烧矿样中菱铁矿热解率大于94.5%,磁性铁转化率大于89.94%;在弱还原气氛（1.5%CO）、800-1060℃的温度条件下,获得了铁回收率大于90.00%,精矿品位大于58.00%的指标;在1 000℃的温度条件下,无论在弱还原气氛（0-1.05%CO）还是弱氧化气氛（0.47%-1.85%CO）中焙烧,均能获得铁回收率大于90.00%的良好指标。

东鞍山含碳酸盐正浮选尾矿悬浮焙烧—弱磁选试验

东鞍山含碳酸盐正浮选尾矿铁品位为43.53%,主要含铁矿物为赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿。为给该正浮选尾矿高效回收利用提供依据,采用悬浮焙烧—磁选工艺进行了选矿试验。结果表明:在气体流量为12 m3/h、H2浓度为40%、焙烧温度为600℃、焙烧时间为8 s条件下进行悬浮焙烧试验,焙烧产品磨细至-0.043 mm占95%,在磁场强度为85.1 k A/m条件下弱磁选,可获得铁品位为60.52%、回收率为78.68%的精矿。对悬浮焙烧前后物料的磁性检测、XRD分析可知,试样中弱磁性的含铁矿物经悬浮焙烧后转变为强磁性的磁铁矿,磁性增强,扩大了铁矿物与脉石矿物的磁性差异,可通过弱磁选进行有效分离。

某鲕状赤褐铁矿流化床磁化焙烧-磁选工艺

采用流化床反应器作为磁化焙烧装置,以高纯N2和CO混合气体作为还原气体,考察了550～800℃下,云南某地区的鲕状赤褐铁矿磁化焙烧-磁选的影响因素.结果表明,未经过预处理的矿粉采用磁化焙烧-磁选分离,精矿中铁品位可提高至约55%,铁回收率<70%;经过预处理的矿粉,精矿中铁品位可提高至60.18%,铁回收率达85.91%.预处理矿粉形成了多孔疏松结构,使还原气体易进入铁矿颗粒内部,有利于Fe3O4生成,提高了磁选指标.