第9期 贾岩等：拜耳法赤泥深度还原提铁实验 .1061. 原效果，而且对铁晶粒的兼并长大也有着十分重要 的影响如图4所示，由图4可知：铁精矿的品位随 的影响，因此，本实验考察了不同的还原温度对实 还原时间的增加而呈现出明显的上升趋势，而其回 验的影响，其他实验条件不变，还原焙烧温度对产 收率随时间的增加，在90mn前呈上升趋势，90mn 品指标的影响如图3所示，由图3可知：当还原温 后开始下降.当还原时间为20mm时，铁精矿的品 度由1000℃升到1250℃时，铁精矿的回收率提升 位为68.91%，回收率为87.86%；当还原时间增加 比较明显，由27.35%提高到了92.85%，但随着温 到60mn时，铁精矿的品位和回收率分别达到了 度的进一步提升，回收率开始下降，1350℃时降到 84.45%和93.64%，均得到了较大提升；而当还原 了75.07%；当还原温度由1000℃升高到1150℃ 时间超过60mm后，铁精矿各项指标的变化开始趋 时，铁精矿的品位没有表现出明显的变化规律，当温 于平缓；还原时间为90mn时，铁精矿的回收率缓 度升高到1150℃之后则总体上呈上升趋势， 慢达到最优值，之后开始下降，而其品位则继续平缓 1250℃时的铁精矿品位达到了85.45%，1350℃时 上升 铁精矿的品位最高，为92.44%. 100 100 100 100 90 80 80 过60 70 一量一品位一◆一风收率 40 一置一品位一◆一回收率 6 20 40 60 80 100 1200 20 时间min 10001050110011501200125013001350 还原温度 图4还原培烧时间对产品指标的影响 图3还原培烧温度对产品指标的影响 Fig 4 Effect of reduction tie on product ndex Fig 3 Effect of reduction taperature on pmduct index 在本实验中，当还原时间为120mn时，焙烧产 深度还原的主要反应如下： 物熔融结块现象比较严重，铁精矿产品中开始出现 F0+C→Fe十CO,△.Gm= 许多肉眼可鉴的小铁珠和较大的铁粒连生体，这说 158970-160.25T卜mo1 (1) 明延长还原时间有利于铁颗粒的长大，还原出来的 由于反应(1)为吸热反应，提升还原温度有利 铁不断的迁移、兼并和长大，并连接成片状、条状、网 于反应向右进行，同时还可加快反应速度，但反应 格状等较大的微小铁粒，这些大颗粒的铁粒和脉石 温度也不宜过高，一方面易导致赤泥的软化、熔化和 等杂质夹杂在一起，对后续的磨矿和磁选作业增加 粘连；另一方面，软化或熔化的赤泥再经焙烧、冷却 了困难，并造成了不必要的能源浪费：而当还原时间 后质地坚硬，难以破碎和磨矿，导致铁精矿品位和回 为90mm时，铁精矿的品位和回收率都为最好，但 收率的降低⑧-0).本实验中，由于赤泥在1350℃的 与还原时间为6Omn时的铁精矿指标相比，提高量 温度下发生了半熔融还原反应，焙烧产物中出现大 不是很大，而能耗却增加较多，所以综合考虑，确定 量粒径较大的铁粒，且培烧产物坚硬不易磨碎，增加 还原时间为60mm 了磨矿和磁选的难度，综合考虑了能耗、铁精矿矿指 3.2磁选分离 标和后续磁选工艺等因素，确定还原温度为 当还原温度1250℃，还原时间60mm不采用 1250℃. 添加剂时，对制得的还原焙烧产物进行磨矿和磁选 3.1.3还原焙烧时间 分离作业，考察磨矿细度和磁场强度等实验因素的 在深度还原反应过程中，铁氧化物中的铁是逐 影响， 步被还原出来的，其间伴随着一系列复杂的化学反 3.2.1磨矿细度对磁选的影响 应，在整个过程中，既要保证铁的氧化物有充足的 图5为磁场强度为111.44kAm时，磨矿时 时间被还原出来，又要防止时间过长、还原气氛不足 间对铁精矿品位和回收率的影响.由图5可知：当 使还原出来的铁被二次氧化，另外，还原时间过长 磨矿时间为5mn时，铁精矿的回收率较高，但其品 还会使还原铁在高温条件下熔融烧结，包裹杂质，难 位却很低，此时的磨矿细度一0.074mm数量在 以磨碎，影响后续的磁选效果.当还原焙烧温度为 71.39%左右，磨矿不充分，单体解离度不高，所得铁 1250℃，其他实验条件不变，还原时间对产品指标 精矿的品位较低；随着磨矿时间的延长，焙烧产物被第 9期 贾 岩等： 拜耳法赤泥深度还原提铁实验 原效果‚而且对铁晶粒的兼并长大也有着十分重要 的影响．因此‚本实验考察了不同的还原温度对实 验的影响．其他实验条件不变‚还原焙烧温度对产 品指标的影响如图 3所示．由图 3可知：当还原温 度由 1000℃升到 1250℃时‚铁精矿的回收率提升 比较明显‚由 27∙35％提高到了 92∙85％‚但随着温 度的进一步提升‚回收率开始下降‚1350℃时降到 了 75∙07％；当还原温度由 1000℃升高到 1150℃ 时‚铁精矿的品位没有表现出明显的变化规律‚当温 度升高 到 1150℃ 之 后 则 总 体 上 呈 上 升 趋 势‚ 1250℃时的铁精矿品位达到了 85∙45％‚1350℃时 铁精矿的品位最高‚为 92∙44％． 图 3 还原焙烧温度对产品指标的影响 Ｆｉｇ．3 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｎｄｅｘ 深度还原的主要反应 ［9］如下： ＦｅＯ＋Ｃ→Ｆｅ＋ＣＯ‚ΔｒＧｍ ＝ 158970－160∙25Ｔ‚Ｊ·ｍｏｌ －1 （1） 由于反应 （1）为吸热反应‚提升还原温度有利 于反应向右进行‚同时还可加快反应速度．但反应 温度也不宜过高‚一方面易导致赤泥的软化、熔化和 粘连；另一方面‚软化或熔化的赤泥再经焙烧、冷却 后质地坚硬‚难以破碎和磨矿‚导致铁精矿品位和回 收率的降低 ［8--10］．本实验中‚由于赤泥在 1350℃的 温度下发生了半熔融还原反应‚焙烧产物中出现大 量粒径较大的铁粒‚且焙烧产物坚硬不易磨碎‚增加 了磨矿和磁选的难度．综合考虑了能耗、铁精矿指 标和 后 续 磁 选 工 艺 等 因 素‚确 定 还 原 温 度 为 1250℃． 3∙1∙3 还原焙烧时间 在深度还原反应过程中‚铁氧化物中的铁是逐 步被还原出来的‚其间伴随着一系列复杂的化学反 应．在整个过程中‚既要保证铁的氧化物有充足的 时间被还原出来‚又要防止时间过长、还原气氛不足 使还原出来的铁被二次氧化．另外‚还原时间过长 还会使还原铁在高温条件下熔融烧结‚包裹杂质‚难 以磨碎‚影响后续的磁选效果．当还原焙烧温度为 1250℃‚其他实验条件不变‚还原时间对产品指标 的影响如图 4所示．由图 4可知：铁精矿的品位随 还原时间的增加而呈现出明显的上升趋势‚而其回 收率随时间的增加‚在 90ｍｉｎ前呈上升趋势‚90ｍｉｎ 后开始下降．当还原时间为 20ｍｉｎ时‚铁精矿的品 位为 68∙91％‚回收率为 87∙86％；当还原时间增加 到 60ｍｉｎ时‚铁精矿的品位和回收率分别达到了 84∙45％和 93∙64％‚均得到了较大提升；而当还原 时间超过 60ｍｉｎ后‚铁精矿各项指标的变化开始趋 于平缓；还原时间为 90ｍｉｎ时‚铁精矿的回收率缓 慢达到最优值‚之后开始下降‚而其品位则继续平缓 上升． 图 4 还原焙烧时间对产品指标的影响 Ｆｉｇ．4 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｎｄｅｘ 在本实验中‚当还原时间为 120ｍｉｎ时‚焙烧产 物熔融结块现象比较严重‚铁精矿产品中开始出现 许多肉眼可鉴的小铁珠和较大的铁粒连生体．这说 明延长还原时间有利于铁颗粒的长大‚还原出来的 铁不断的迁移、兼并和长大‚并连接成片状、条状、网 格状等较大的微小铁粒‚这些大颗粒的铁粒和脉石 等杂质夹杂在一起‚对后续的磨矿和磁选作业增加 了困难‚并造成了不必要的能源浪费；而当还原时间 为 90ｍｉｎ时‚铁精矿的品位和回收率都为最好‚但 与还原时间为 60ｍｉｎ时的铁精矿指标相比‚提高量 不是很大‚而能耗却增加较多．所以综合考虑‚确定 还原时间为 60ｍｉｎ． 3∙2 磁选分离 当还原温度 1250℃‚还原时间 60ｍｉｎ‚不采用 添加剂时‚对制得的还原焙烧产物进行磨矿和磁选 分离作业‚考察磨矿细度和磁场强度等实验因素的 影响． 3∙2∙1 磨矿细度对磁选的影响 图 5为磁场强度为 111∙44ｋＡ·ｍ －1时‚磨矿时 间对铁精矿品位和回收率的影响．由图 5可知：当 磨矿时间为 5ｍｉｎ时‚铁精矿的回收率较高‚但其品 位却很低‚此时的磨矿细度 －0∙074ｍｍ数量在 71∙39％左右‚磨矿不充分‚单体解离度不高‚所得铁 精矿的品位较低；随着磨矿时间的延长‚焙烧产物被 ·1061·