強化鮞狀赤鐵礦還原磁選脫磷機理研究
2016-05-18
朱德慶1,李靜華,杜永強2,潘 建,李曉波
1 中南大學 資源加工與生物工程學院 2 新疆昌平礦業(yè)有限公司
隨著世界粗鋼產量的不斷增加,鐵礦石需求量持續(xù)增加。我國鐵礦儲量豐富,但可直接入爐的鐵礦僅占2.5%,復雜鐵礦資源開發(fā)利用程度較低[1,2]。目前在我國已經探明的鐵礦資源中,鮞狀赤鐵礦儲量占總儲量的1/9左右。該礦石具有結構復雜、鐵礦物嵌布粒度極細、伴生粘土礦物多、鐵品位低及含磷高(0.1-1.5%)等特點,難以有效利用[3]。因磷易引起鋼的冷脆,一般普通鋼中要求磷低于0.045%,低磷生鐵磷含量一般小于0.3%[4]。因此,對該礦必須進行預處理,提高鐵品位及脫磷,滿足入爐要求。
目前針對這類礦石的脫磷進行了大量研究,包括物理選礦、化學選礦、焙燒磁選等。常規(guī)選礦方法難以獲得能夠滿足高爐冶煉所需的鐵精礦,而化學方法處理能力小、生產周期長[5],一般直接還原和高溫還原磁選工藝能有效富集鐵,但還原時間長、還原劑用量大、產品磷含量嚴重超標等[6~7]。針對以上問題,本文采用高溫短時間還原磁選工藝,在適宜還原溫度1350℃、還原時間10min,C/Fe比為0.48的條件下,研究還原過程中磷的反應行為,探明熔劑和添加劑對脫磷的影響以及磷的脫除機理,從而為開發(fā)高磷鮞狀赤鐵礦高溫快速還原脫磷新工藝提供理論依據(jù)。
1. 原料性能與研究方法
1.1. 原料性能
本試驗所用原料主要是鐵石礦、還原劑、熔劑及添加劑。鐵礦石是國內某地的鮞狀赤鐵礦,屬于典型的復雜難處理礦石,其化學成分如表1所示。該礦鐵品位低,硅和鋁含量偏高,尤其磷含量較高。
Table 1. Chemical composition of iron ore(%)
表1. 鐵礦石化學成分(%)
Table 2. Chemical phases and distribution of phosphorus in oolitic hematitie(%)
表2. 鐵礦石中磷的賦存狀態(tài)及分布(%)
對鐵礦石進行X-射線衍射分析,結果如圖1所示。從圖可知,該礦主要由赤鐵礦、石英、綠泥石、羥基磷灰石組成。對原礦進行磷的化學物相分析,結果如表2所示。由圖可見,磷主要以磷灰石的形式存在,極少部分的磷存在于鐵礦物中。
Figure 1. X-ray diffraction pattern of the oolitic hematite ore
圖1. 鮞狀赤鐵礦X-射線衍射分析結果
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