一、铁矿物磁化焙烧图
弱磁性氧化铁矿物转变为强磁性氧化铁矿物,可用铁—氧系图来研究其磁化焙烧过程。一般将其称为铁矿物磁化焙烧下图:
图所表示温度对铁的各种氧化物相互转变关系。图中A点为赤铁矿(约30%氧和70%铁),L点为褐铁矿,C点为菱铁矿。
菱铁矿在400℃下开始分解,到500℃时结束(CBD线段),完成磁化过程。
褐铁矿在300~400℃下开始脱水,脱水结束后,变成赤铁矿。
赤铁矿在400℃时,在还原气氛中开始脱氧,570℃时,较快变成磁铁矿(D点)。
当赤铁矿还原反应终止于D点或G点时,变成磁铁矿,并完成磁化过程。
磁铁矿在无氧气氛中迅速冷却时,其组成不变,仍是磁铁矿(DM线段)。
磁铁矿在400℃以下,在空气中冷却,则被氧化成强磁性的(γ-Fe2O3(DEN线段);如在400℃以上,在空气中冷却,则被氧化成弱磁性的a-Fe2O3(DB线段).
从图中看出,最佳磁化过程是沿着ABDM或ABDEN线段进行的。焙烧温度要适宜。温度过高时将生成弱磁性的富氏体(Fe3O4-FeO固溶体)和硅酸铁;温度过低时,还原反应速度慢,影响生产能力。在工业生产中,赤铁矿石的有效还原温度下限是450℃,上限是700~800℃.如采用固体还原剂时,还原温度是800~900℃.[next]
二、焙烧温度和还原时间
影响磁化焙烧的主要因素是焙烧温度和还原时间,还原时间的长短与焙烧温度、矿石粒度大小、矿石性质和还原剂成分有关。铁矿石在还原焙烧过程中,一般通过焙烧条件试验来确定适宜的焙烧温度和还原时间,也可用下列经验公式进行计算:
t———矿石还原时间,min;
a———煤气流速系数,对于流速较慢的竖炉、转炉a=b-10对于流速较快的沸腾炉a=0;
b,c———与矿石性质有关的系数,对于鞍山式铁矿石b=1~1.5,c=2~3;
T———焙烧温度,采用绝对温度T=t+273;
A、B———常数,采用H2作还原剂时A=2762,B=5.3;采用CO作还原剂时A=2306,B=3.36;
P———还原剂的分压,等于煤气气压乘以还原剂成分的体积百分数;
R———焙烧矿石半径,mm.
从式中可以看出,在温度一定时,焙烧矿石粒径愈大所需的还原时间愈长,在焙烧矿石半径同样的情况下,温度愈高,所需的还原时间愈短.煤气通过料层的流速愈高,还原时间愈短
三、焙烧用燃料和还原剂
矿石磁化焙烧加热用燃料和还原过程用的还原剂可分为气体、液体和固体三种.工业上最常用的是煤气、重油和煤。
(一)煤气和天然气
常用的煤气为焦炉、高炉和发生炉煤气。
焦炉煤气含甲烷成分高,并要求到1026℃时,才能分解,在还原过程中往往不能参与反应,故用焦炉煤气做还原剂时效果均较差.同时由于热值高m加热矿石时也往往出现过焙烧m焦炉煤气也不适用于焙烧软化点低的矿石。
高炉煤气可燃成分和热值低,与焦炉煤气混合使用,则成为铁矿石磁化焙烧的良好燃料和还原剂.我国生产中高炉与焦炉煤气混合比例为78:
发生炉煤气可单独用于铁锰矿石磁化焙烧,也可与焦炉煤气混合使用。
天然气中可燃成分主要是甲烷,热值高,可用于直接加热矿石,作为还原剂时,需经裂化才能使用。
(二)重油
重油可用做加热矿石,也可采用蓄热裂解法生产裂化气。
(三)煤
磁化焙烧用的固体燃料和还原剂主要是煤.可因地制宜采用,但在磁化焙烧中多用褐煤和烟煤。
(四)各种燃料的某些特性
煤气具有毒性和爆炸性.在焙烧生产时,要严格按安全技术操作规程进行。
空气中煤气达到一定浓度时,遇到火就会引起爆炸。