铁矿石磁化焙烧新工艺技术-磁化焙烧原理和分类

    为了利用高效的磁力选矿法分选铁矿石，可以通过磁化焙烧法处理弱磁性铁矿石或铁锰矿石，使其中弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物，再经磁选则能得到较高的选矿指标。由于从磁化焙烧作为磁选前准备作业的焙烧磁选法具有对水质、水温无特殊要求，精矿易于浓缩脱水，精矿烧结强度高等优点，目前此法仍在我国铁矿选矿中得到应用。但是，焙烧磁选法基建投资和经营费用均较高。
    磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程。经磁化焙烧后，铁矿物的磁性显著增强，脉石矿物磁性则变化不大。铁锰矿石经磁化焙烧后，其中铁矿物变成强磁性铁矿物，锰矿物的磁性变化不大。因此，各种弱磁性铁矿石或铁锰矿石，经磁化焙烧后便可进行有效的磁选分离。
    常用的磁化焙烧法可分为：还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化还原焙烧和还原氧化焙烧等。
   （一）还原焙烧
    赤铁矿、褐铁矿和铁锰矿石在加热到一定温度后，与适量的还原剂相作用，就可使弱磁性的赤铁矿转变为强磁性的磁铁矿Fe₃O₄常用的还原剂有C、CO和H₂等。赤铁矿(Fe₂O₃)与还原剂作用的反应如下：
                          3Fe₂O₃+C→2Fe₃O₄+CO
                          3Fe₂O₃+C→2Fe₃O₄+CO₂
                          3Fe₂O₃+H₂→2Fe₃O₄+H₂O
    褐铁矿(2Fe₂O₃•3H₂O)在加热到一定温度后开始脱水，变成赤铁矿石，按上述反应被还原成磁铁矿。
    还原焙烧程度一般用还原度表示:

    式中  FeO———还原焙烧矿中FeO的含量,%;
          Fe———还原焙烧矿中全铁的含量,%;
    若赤铁矿全部还原成磁铁矿时，还原程度最佳，磁性最强，此时还原度R=42.8%.
   （二）中性焙烧
    菱铁矿(FeCO₃)、菱镁铁矿、菱铁镁矿和镁菱铁矿等碳酸铁矿石在不通空气或通入少量空气的情况下加热到一定温度(300～400℃)后，可进行分解，生成磁铁矿。其化学反应如下：
                         3FeCO₃→Fe₃O₄+2CO₂+CO
    同时，由于碳酸铁矿物分解出一氧化碳，也可将矿石中并存的赤铁矿或褐铁矿还原成磁铁矿，即：
                         3Fe₂O₃+CO→2Fe₃O₄+CO₂
   （三）氧化焙烧
    黄铁矿(FeS₂)在氧化气氛中短时间焙烧时被氧化成磁黄铁矿，其化学反应如下：
                         7FeS₂+6O₂→Fe₇S₈+6SO₂
    如焙烧时间很长，则磁黄铁矿可继续反应成磁铁矿。
                         3Fe₇S₈+38O₂→7Fe₃O₄+24SO₂
   （四）氧化还原焙烧
    含有菱铁矿、赤铁矿或褐铁矿的铁矿石，在菱铁矿与赤铁矿的比值小于1时，在氧化气氛中加热到一定程度，菱铁矿可氧化成赤铁矿，然后再在还原气氛中将其与矿石中原有赤铁矿一并还原成磁铁矿。
   （五）还原氧化焙烧
    各种铁矿石经磁化焙烧生成的磁铁矿，在无氧气氛中冷却到400℃以下时，再与空气接触，可氧化成强磁性的磁赤铁矿(γ-Fe₂O₃)其化学反应如下：
                        4Fe₃O₄+O₂→6γ-Fe₂O₃
    磁铁矿氧化成磁赤铁矿时，放出热量，如能利用（预热矿石），可降低焙烧的热耗。
    上述五种方法是根据不同矿物分别采用的磁化焙烧方法，其中最主要的是还原焙烧。其他几种方法尚无较大规模的工业实践。