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2020
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菱鐵礦石直接壓球與還原焙燒
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來源：公司內(nèi)部
還原焙燒過程的影響因素
圖1：焙燒溫度對直接還原焙燒效果的影響 圖2：焙燒時(shí)間對直接還原焙燒效果的影響 圖3：外配煤用量對直接還原焙燒效果的影響
1.焙燒溫度對效果的影響
如圖1所示為焙燒溫度對效果的影響。實(shí)驗(yàn)條件為：內(nèi)配煤10%、外配煤20%、焙燒時(shí)間40分鐘。從圖中可以看出，隨著焙燒溫度的不斷升高，還原鐵的鐵品位提高明顯，在1200℃時(shí)達(dá)到91.11%。鐵回收率在1000-1050℃時(shí)提高較大。隨后隨著溫度升高略有提高，然而在1200℃時(shí)有所下降。
從不同溫度下還原焙燒后自然冷卻的被燒球中發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的增加，焙燒球硬度隨之增加，并且溫度越高焙燒球的變形就越明顯。在1200℃的焙燒球硬度大于1000℃的焙燒球，燒后收縮變形也更明顯?？赡苁怯捎跍囟仍礁咴接欣诒簾騼?nèi)部生成的金屬鐵的擴(kuò)散凝聚，所以焙燒球表現(xiàn)出的硬度比較高，收縮也明顯。
還原焙燒溫度是還原反應(yīng)過程中很重要的影響因素，提高溫度對鐵氧化物的還原、碳的氣化以及還原反應(yīng)中生成的鐵粒的凝聚均有促進(jìn)作用。溫度越高，還原氣氛越好，可以促使還原中生成的鐵粒向中心聚攏，脈石向外殼聚集，因此本實(shí)驗(yàn)中鐵品位隨溫度升高而逐漸提高。但溫度如果太高，原礦中大量存在的Si與還原生成的FeO發(fā)生反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的鐵橄欖石，高溫時(shí)鐵橄欖石會在還原礦的表面形成大量液相，從而會阻礙還原向內(nèi)部擴(kuò)散。
2.焙燒時(shí)間對效果的影響
焙燒溫度1200℃，其他條件不變，焙燒時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。我們可以看出，隨著焙燒時(shí)間的延長，直接還原鐵鐵品位和鐵回收率都有所增加，80min時(shí)鐵品位和回收率分別達(dá)到了95.9%和78.78%。
在鐵礦石中鐵氧化物的還原是逐級進(jìn)行的，主要經(jīng)歷從高價(jià)鐵向低價(jià)鐵的還原過程。延長還原反應(yīng)時(shí)間有利于菱鐵礦向金屬鐵轉(zhuǎn)化，并且促使生成的鐵晶粒不斷兼并長大。同時(shí)也有利于氧化亞鐵與脈石生成的鐵橄欖石再還原，因此鐵品位和回收率都隨之增加。因此，從而確定還原焙燒時(shí)間為80min。
3.外配煤用量對效果的影響
溫度控制在120℃，焙燒時(shí)間為80min，其他條件不變，外配煤用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，我們可以看出，隨著外配煤用量的增加，還原鐵中的鐵品位逐漸降低，回收率則顯著提高。
在鐵礦直接還原過程中，覆蓋在焙燒球外的外配煤主要起到保持原有還原氣氛、減少碳?xì)饣^程中生成的CO逸出、防止還原生成的金屬鐵被氧化的作用。當(dāng)外配煤用量較低時(shí)，覆蓋在焙燒球周圍的煤較少，不能很好的保持還原氣氛，從而導(dǎo)致還原生成的金屬鐵較少，因此導(dǎo)致后續(xù)磁選得到的鐵回收率較低。但過量的煤粉會影響后續(xù)磨礦磁選過程，因此鐵品位隨煤用量增加而降低。因此，經(jīng)綜合考慮，選擇外配煤用量為20%。
通過上述實(shí)驗(yàn)確定的理想焙燒條件為內(nèi)配煤用量10%，外配煤用量20%，焙燒溫度1200℃，焙燒時(shí)間為80min。
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