黄冬波等：鲕状赤铁矿生物质低温磁化焙烧 ·1265 赤铁矿石粒度越大，产生赤铁矿石表层和内部还原不 120、140和160kA·m,不同磁场强度下全铁品位和 均匀的现象越明显，而且温度越高，时间越长，这种现 铁回收率如图9所示.可以看出，随着磁场强度增加， 象越显著，而赤铁矿石粒度过小则会增加磨矿成本. 60 90 在用生物质做还原剂还原铁矿石时，由于生物质热解 88 会在短时间内释放绝大部分的焦油和还原性气体，后 86 分 续时间产生的还原性产物则非常少，并且随着反应时 84 54 间增加，还原剂含量越来越少，反应越来越慢，这时候 82 简单地增加时间并不能明显提高反应效率.通过减少 52 78 矿石粒度，增加还原剂与赤铁矿石间的接触面积，可以 50 76 使还原速度的限制性环节由扩散转变为界面化学反 一全铁品位 74 一金属回收率 应，明显提高反应效率.所以，本文选择粒度为0.074 46 3 mm（>72.5%)的赤铁矿石进行后续磁选实验 60 80 100120140 160 磁场强度化kA·m少 60 --0.074mm(98%) 。-0.074mm(72.5%) 图9磁场强度对精矿全铁品位和铁回收率的影响 --0.074mm31.5%)0.15-0.28mm Fig.9 Effect of magnetic field intensity on the concentrate's iron ◆-0.28-1.0mm 50 grade and the iron recovery 全铁品位和金属回收率都出现先增加后下降的情况， 40 拐点出现在磁场强度为140kA·m,此时全铁品位为 52.55%,铁回收率为87.1%.铁品位并没有得到大幅 度增加.一方面是因为鲕状赤铁矿本身粒度极细，磨 30 矿到0.074mm时依旧不能使得赤铁矿与脉石获得单 子 体解离，同心环状结构仍然存在，如图10(a)所示，脉 05 202530 3540 455055 60 石与铁氧化物依旧紧密嵌布在一起.可以想像，如果 时间/min 要使这种结构的赤铁矿与脉石得到解离，磨矿细度则 图8赤铁矿石粒度对还原度的影响 需达到几个微米左右，甚至更低，这不管对工业技术还 Fig.8 Effect of ore particle size on the reduction 是设备以及企业经营成本都是极大的挑战.另一方 3.3还原矿磁选实验 面，从图10(b)发现，经过磁选后，围绕大颗粒的强磁 根据磁化焙烧实验结果，选定磁化温度600℃，磁 性铁矿石周围产生严重的磁团聚现象.这是因为细粒 化时间30min,赤铁矿石与生物质质量比10：2，赤铁矿 磁铁矿进入磁选设备的磁场后被磁化，相互吸引产生 石粒度0.074mm（>72.5%)为最佳磁化焙烧工艺参 团聚，当它离开磁场后，由于细粒磁铁矿的矫顽力大， 数.根据该工艺参数得到全铁品位为47.98%的焙烧 使得矿粒保留较大的剩磁，又形成剩磁团聚.这种现 矿，每次磁选称取5g焙烧矿，加入适量水和乙醇配成 象对提高精矿品位存在一定的不利影响，因为单体解 矿浆（配加乙醇是为了更好地使焙烧矿中部分微细矿 离的脉石或者粒度细微的连生体会被包裹在其中，磁 粉润湿)进行磁选实验，选定磁场强度为60、80、100、 选时难以分离出来而留在精矿中，降低精矿质量.目 204m 301m 图10培烧矿磁选前后扫描电镜照片.(a)磁选前：(b)磁选后 Fig.10 SEM images of the roasting ore before and after magnetic separation:(a)before magnetic separation:(b)after magnetic separation黄冬波等: 鲕状赤铁矿生物质低温磁化焙烧 赤铁矿石粒度越大，产生赤铁矿石表层和内部还原不 均匀的现象越明显，而且温度越高，时间越长，这种现 象越显著，而赤铁矿石粒度过小则会增加磨矿成本． 在用生物质做还原剂还原铁矿石时，由于生物质热解 会在短时间内释放绝大部分的焦油和还原性气体，后 续时间产生的还原性产物则非常少，并且随着反应时 间增加，还原剂含量越来越少，反应越来越慢，这时候 简单地增加时间并不能明显提高反应效率． 通过减少 矿石粒度，增加还原剂与赤铁矿石间的接触面积，可以 使还原速度的限制性环节由扩散转变为界面化学反 应，明显提高反应效率． 所以，本文选择粒度为 0. 074 mm ( ＞ 72. 5% ) 的赤铁矿石进行后续磁选实验． 图 8 赤铁矿石粒度对还原度的影响 Fig． 8 Effect of ore particle size on the reduction 图 10 焙烧矿磁选前后扫描电镜照片． ( a) 磁选前; ( b) 磁选后 Fig． 10 SEM images of the roasting ore before and after magnetic separation: ( a) before magnetic separation; ( b) after magnetic separation 3. 3 还原矿磁选实验 根据磁化焙烧实验结果，选定磁化温度 600 ℃，磁 化时间 30 min，赤铁矿石与生物质质量比 10∶ 2，赤铁矿 石粒度 0. 074 mm ( ＞ 72. 5% ) 为最佳磁化焙烧工艺参 数． 根据该工艺参数得到全铁品位为 47. 98% 的焙烧 矿，每次磁选称取 5 g 焙烧矿，加入适量水和乙醇配成 矿浆( 配加乙醇是为了更好地使焙烧矿中部分微细矿 粉润湿) 进行磁选实验，选定磁场强度为 60、80、100、 120、140 和 160 kA·m － 1 ，不同磁场强度下全铁品位和 铁回收率如图 9 所示． 可以看出，随着磁场强度增加， 图 9 磁场强度对精矿全铁品位和铁回收率的影响 Fig． 9 Effect of magnetic field intensity on the concentrate’s iron grade and the iron recovery 全铁品位和金属回收率都出现先增加后下降的情况， 拐点出现在磁场强度为 140 kA·m － 1 ，此时全铁品位为 52. 55% ，铁回收率为 87. 1% ． 铁品位并没有得到大幅 度增加． 一方面是因为鲕状赤铁矿本身粒度极细，磨 矿到 0. 074 mm 时依旧不能使得赤铁矿与脉石获得单 体解离，同心环状结构仍然存在，如图 10( a) 所示，脉 石与铁氧化物依旧紧密嵌布在一起． 可以想像，如果 要使这种结构的赤铁矿与脉石得到解离，磨矿细度则 需达到几个微米左右，甚至更低，这不管对工业技术还 是设备以及企业经营成本都是极大的挑战． 另一方 面，从图 10( b) 发现，经过磁选后，围绕大颗粒的强磁 性铁矿石周围产生严重的磁团聚现象． 这是因为细粒 磁铁矿进入磁选设备的磁场后被磁化，相互吸引产生 团聚，当它离开磁场后，由于细粒磁铁矿的矫顽力大， 使得矿粒保留较大的剩磁，又形成剩磁团聚． 这种现 象对提高精矿品位存在一定的不利影响，因为单体解 离的脉石或者粒度细微的连生体会被包裹在其中，磁 选时难以分离出来而留在精矿中，降低精矿质量． 目 ·1265·