難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝分析

王東良，佘雪峰，魏秀泉

鐵礦石是鋼鐵工業(yè)的重要原材料，實(shí)際的鐵礦石應(yīng)用中，為了保證鐵礦石的自給率，需要對鐵礦石進(jìn)行合理的篩選，但是，在實(shí)際的鐵礦石利用中，卻存在鐵礦石進(jìn)口依賴率相對較高的問題，嚴(yán)重影響鋼鐵行業(yè)的發(fā)展情況。基于此，本文對難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝進(jìn)行研究，旨在保證鐵礦石的篩選水平，從而保證鐵礦石的自給率，緩解進(jìn)口壓力，從而積極推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的健康發(fā)展。

1 鐵礦物的礦床類型及主要鐵礦物

1.1 鐵礦床的成因類型

鐵礦石是鋼鐵加工的基礎(chǔ)，當(dāng)今社會(huì)中，鐵是最有用、最豐富、最廉價(jià)的金屬，同時(shí)，實(shí)際的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鋼是重要的結(jié)構(gòu)材料，符合功能業(yè)的發(fā)展需求。而在實(shí)際的鋼鐵生產(chǎn)中，需要對鐵礦石進(jìn)行利用，通過鐵礦石的加工，能夠獲取相應(yīng)的鋼鐵。而為了獲取鐵礦石，就要從，鐵礦石的礦床中獲取。實(shí)際的鐵礦床的成因及類型，可以幫助相關(guān)人員了解鐵礦石的鐵礦物的種類，礦物與脈石之間是嵌布的關(guān)系，對于鐵礦石的地質(zhì)勘探和后續(xù)的選礦和冶煉加工具有重要的指導(dǎo)作用。礦床的成因類型可以分為很多類型，所以可以按照實(shí)際情況，對成因類型進(jìn)行劃分，其中，主要可以分為沉積型、巖漿型、火山成因型、變質(zhì)沉積型以及熱液接觸交代型。這幾種鐵礦床都是鐵礦床的成因類型。另外，在鐵礦床的控制和開采中，需要做好相關(guān)成因的控制，進(jìn)而提高開采效率，結(jié)合主要的沉積型，巖漿型和火山成因型等類型的分析，并結(jié)合實(shí)際情況，采取適宜的開采方式，從而保證鐵礦石能夠合理的從礦產(chǎn)中，獲取相應(yīng)的礦石，進(jìn)而滿足實(shí)際工作的相應(yīng)需求。

1.2 鐵礦物的性質(zhì)研究

結(jié)合實(shí)際情況，鐵礦石還可以進(jìn)一步進(jìn)行劃分，可以分為多種礦物種類，這部分礦物組成，對后續(xù)的工作具有明顯的指導(dǎo)作用。四種礦石中，磁鐵礦具有較強(qiáng)的磁性，一般情況下，通過單一磁選法，就能實(shí)現(xiàn)對鐵精礦的獲取。所以工業(yè)生產(chǎn)中，這部分鐵礦石就是應(yīng)用最多的礦石類型。而褐鐵礦和菱鐵礦都是因?yàn)榈V石本身具有一定的有害雜質(zhì)，再加上礦石結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，就影響了這兩類礦石在工業(yè)中的應(yīng)用，影響了礦石的合理利用。鐵礦物在實(shí)際的利用時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況，做好鐵礦石的性質(zhì)研究，進(jìn)而滿足實(shí)際工作的相應(yīng)需求，全面提升鐵礦石的質(zhì)量分析，進(jìn)而提升鐵礦石的利用價(jià)值，更好的的滿足實(shí)際工藝的相關(guān)需求。全面提升鐵礦物的利用價(jià)值。

1.3 難選鐵礦石的研究現(xiàn)狀

為了進(jìn)一步對鐵礦石進(jìn)行研究，本文對難選鐵礦石進(jìn)行了研究。難選鐵礦石，是因?yàn)殍F礦石符合：①本質(zhì)上難選；②經(jīng)濟(jì)上難選；③環(huán)保限制難選。如果鐵礦石，符合上述三種情況的一種，就說明鐵礦石屬于難選鐵礦石。為了保證難選鐵礦石的選礦效果，我國有超貧鐵礦選礦技術(shù)、采用高效設(shè)備實(shí)現(xiàn)多碎少磨、粗粒濕式拋尾技術(shù)、微細(xì)粒、赤鐵礦選礦技術(shù)等，這些技術(shù)的合理利用，就能實(shí)現(xiàn)對難選鐵礦的選礦工藝，為后續(xù)的鐵礦石利用提供基礎(chǔ)。重選工藝雖然無法對高質(zhì)量的鐵精礦進(jìn)行獲取，但是礦石經(jīng)過多次重選和洗礦，能夠使得礦石擺脫大量的泥沙，從而為后續(xù)的加工奠定基礎(chǔ)。

還原焙燒－磁選。這個(gè)工藝是用于處理難選礦石的一種有效方法，該工藝的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對難選礦石的有效處理，為后續(xù)的難選礦石利用提供基礎(chǔ)。在該方法使用之前，需要使用化學(xué)方法，對難選礦石進(jìn)行預(yù)處理，處理之后，再使用磁選回收的方法，對精礦進(jìn)行回收，這種工藝是一種聯(lián)合工藝，對于易泥化的褐鐵礦，由于黏土礦物使得礦漿泥化，導(dǎo)致礦漿受到的機(jī)械阻力明顯變大。而在褐鐵礦的分選過程中，因?yàn)榍恫剂６葮O細(xì)，所以礦石需要經(jīng)過細(xì)磨，才能實(shí)現(xiàn)對單體的控制，實(shí)現(xiàn)單體的解離。細(xì)粒度的礦物由于礦粒質(zhì)量減小，所以在磁場中所受到的磁力也會(huì)隨之變化。因此，采用強(qiáng)磁選才能保證磁選的效果，再使用焙燒弱磁選工藝，就能得到較好的分選效果，從而滿足實(shí)際的分選需求。除此之外，磁化焙燒技術(shù)分選，弱磁性的褐鐵礦也能取得較好的分選效果，但是，因?yàn)槭褂妹夯蛑赜蜑闊嵩?，用豎爐或回轉(zhuǎn)窯焙燒礦石，會(huì)造成煤或油的使用量極大，從而造成加工成本的增加，并且，煤和油的燃燒，還會(huì)給環(huán)境帶來影響，造成環(huán)境的污染。所以要結(jié)合實(shí)際情況，合理的對磁化焙燒技術(shù)進(jìn)行利用，必要時(shí)放棄對該項(xiàng)技術(shù)的使用。

2 難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝

2.1 微波對礦石的作用

實(shí)際的礦石選礦中，需要合理的對選礦技術(shù)進(jìn)行利用，才能確保難選礦石得到有效地控制，避免難選礦石給選礦帶來影響，從而降低選礦的難度，提升選礦的效率。近年來，使用微波作用于礦物的研究逐年增多，因?yàn)槲⒉ň哂羞x擇性加熱的特點(diǎn)，所以，實(shí)際的選礦中，不同的物質(zhì)在微波中會(huì)有不同的損耗情況。所以，實(shí)際的選礦過程中，礦石是由多種礦物組成的混合物，金屬礦石包括2 部分，就是芯數(shù)的養(yǎng)護(hù)物和硫化物、硅酸鹽礦物組成的脈石。而硅酸鹽礦物咋微波場中幾乎不吸收波，而金屬礦物由于吸收微波的迅速后，會(huì)迅速加熱，所以這種選擇加熱的特點(diǎn)，是其他加熱方式所不具備的。

2.2 難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝

2.2.1原料分析

為了實(shí)現(xiàn)對微波磁化焙燒同步降磷的工藝分析，需要預(yù)先對實(shí)現(xiàn)微波磁化焙燒降磷的原材料進(jìn)行研究，確保原材料的選擇合理，能夠符合難選鐵礦石的基本需求，從而保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行，并為后續(xù)的分析提供基礎(chǔ)參考。選擇氧化礦和深層的原生礦，構(gòu)成氧化礦的主要鐵礦物為褐鐵礦，而構(gòu)成原生礦的主要礦物則為菱鐵礦。同時(shí)，礦物還是氧化礦?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況，對礦石的基本性質(zhì)進(jìn)行簡要分析。

從原礦的X 射線衍射分析可以看出，鐵礦物的主要成分有針鐵礦，它是構(gòu)成褐鐵礦的主要礦物成分之一，構(gòu)成脈石的主要礦物是石英。進(jìn)一步對礦石的主要化學(xué)成分進(jìn)行研究。

結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)一步對礦物進(jìn)行研究，從而德奧礦石中石英含量可以達(dá)到18.01%，有害元素的含量達(dá)到1.05%，進(jìn)一步對它進(jìn)行分析，從歐諾個(gè)人得到鐵主要的為褐鐵礦，含有少量的磁鐵礦。進(jìn)一步對其進(jìn)行分析，得到鐵礦石中有磁鐵礦中鐵，赤鐵礦中鐵、黃鐵礦中鐵、菱鐵礦和硅酸鐵中鐵。以此為基礎(chǔ)，可以發(fā)現(xiàn)礦石性質(zhì)中，本文所選的礦石屬于難選鐵礦石，因?yàn)榈V石中粘土含量相對較高，且容易礦漿泥化，導(dǎo)致機(jī)械阻力增加，同時(shí)礦物的比磁化系數(shù)低，很難使用磁選法對鐵礦石進(jìn)行回收，再加上鐵礦石的嵌布粒度較細(xì)，所以使用磨礦也很難實(shí)現(xiàn)對礦物單體的解離完全。

2.2.2難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝

以本文所選的原材料為研究對象，對實(shí)際的難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝節(jié)能性研究。從而得到，先使用粉碎機(jī)，將鐵礦石進(jìn)行顎式破碎，big 對輥破碎至一定的粒度，然后，再使用無煙煤與鐵礦石進(jìn)行混合，并注意混合后的攪拌，確保攪拌的效果，保證攪拌的均勻。攪拌均勻后，要使用磁化焙燒，同時(shí)，使用調(diào)劑電流對微波功率進(jìn)行控制，之后將焙砂倒入水中，經(jīng)過水淬冷卻，黨礦漿冷卻后，將其加礦。實(shí)際的實(shí)施過程中，可以得到具體的工藝流程圖。

結(jié)合實(shí)際磁化焙燒的基本情況，可以發(fā)現(xiàn)微波磁化焙燒的具體工藝流程，按照實(shí)際需求，根據(jù)工藝進(jìn)行磁選，從而保證能夠獲取鐵精礦。從而確保選礦的效果，保證選礦工藝的合理，確保選礦能夠符合實(shí)際工作需求。

2.2.3試驗(yàn)設(shè)備

為了確保微波磁化焙燒工藝的順利進(jìn)行，就要讀試驗(yàn)所用的設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備。做好設(shè)備的準(zhǔn)備，能夠確保試驗(yàn)的順利進(jìn)行，從而能夠提升試驗(yàn)的質(zhì)量，保證微波磁化焙燒工藝的合理性。并且能夠?qū)崿F(xiàn)同步降磷，最終似的難選鐵礦可以變?yōu)榫F礦，最終保證工藝的合理，確保選礦的效率。實(shí)際的設(shè)備準(zhǔn)備中，包括多功能微波箱式反應(yīng)爐，另外還需要顎式破碎機(jī)、錐形球磨機(jī)、磁選管，鼓風(fēng)恒溫干燥箱。這些設(shè)備需要經(jīng)過完善的設(shè)備檢測工作，確保設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，降低設(shè)備的故障概率，從而保證微波磁化焙燒工藝流程能夠順利進(jìn)行，最終確保鐵礦石的降磷水平。

2.2.4樣品檢測

礦石中的全鐵含量采用國際標(biāo)準(zhǔn)，而磷的含量同樣采用的國際標(biāo)準(zhǔn)，按照這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對處理后的樣品進(jìn)行檢測，實(shí)際的檢測過程中，使用飛利浦掃描電子顯微鏡對原礦及焙燒后的樣品進(jìn)行觀察，再使用EDAX 的能譜儀對不同礦物的元素組成進(jìn)行能譜分析，使用BRUKER 公司的X 射線衍射儀對原礦進(jìn)行焙燒后的樣品物相分析。

經(jīng)過對礦石性質(zhì)的分析，確認(rèn)原礦石中國主要的鐵礦物為褐鐵礦，而礦石中的其他物相是石英和磷灰石，原礦的鐵品位為37.27%，主要的有害元素的為磷元素，含量為1.05%，綜合分析，說明該礦石為難選礦石。根據(jù)難選礦石的基本情況，確定使用微波磁化焙燒同步降磷工藝實(shí)現(xiàn)對鐵礦石的處理，最后再對鐵礦石進(jìn)行磨礦后磁選，最終能夠獲得鐵精礦。經(jīng)過加工后，實(shí)現(xiàn)對難選鐵礦石的處理，有效提升了，鐵礦石的處理效果，使得鐵礦石能夠符合加工需求。

3 微波場中鐵礦石的吸波特性

3.1 物質(zhì)升溫速率的影響因素

在微波場中，物質(zhì)表面的溫度會(huì)發(fā)生變化，而具體的升溫速率，還與微波場具有一定的關(guān)系，實(shí)際的微波場中，因?yàn)殡姀S電流的密度損耗，介質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)公式中，ε 用于描述復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部，它的大小反映了介質(zhì)束縛電荷的能力，而，ε”則是描述復(fù)介電常數(shù)的虛部，它反映了介質(zhì)的損耗情況，所以被稱之為介電損耗因子，常用損耗角：δ，介質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)ε 用于反映介質(zhì)在交變電廠中的電極化行為，除此之外，除了偶極損耗ε”d以外，還存在界面損耗εmw與電導(dǎo)損耗，σ/ωε0。從而，介質(zhì)的有效損耗ε”eff可以用εeff”=εd”+εmw"+σ/ωε0 描述。ω 用于描述微波場的角頻率，同時(shí)微波在加熱介質(zhì)中進(jìn)一步分析，能夠得到一些氧化物在微波場中，不能實(shí)現(xiàn)加熱，因?yàn)樗荒芪瘴⒉ǎ赃@樣，就呢個(gè)進(jìn)一步保證微波磁化焙燒同步降磷的效果，滿足實(shí)際工藝的基本需求，確保鐵礦石的處理效果。

3.2 微波焙燒鐵礦石試驗(yàn)

為了進(jìn)一步對微波磁化焙燒同步降磷的基本情況，需要對微波焙燒鐵礦石進(jìn)行研究，明確影響回收率的因素，確認(rèn)鐵品位的影響因素。

3.2.1焙燒溫度的影響

焙燒過程中，溫度對回收率是有直接影響的。所以實(shí)際的實(shí)施過程中，需要注意選礦分離的相關(guān)要求，并做好影響條件的分析，包括微波功率，配碳量，焙燒時(shí)間，以及磨礦細(xì)度等因素。這些因素都會(huì)給鐵品位和回收率帶來影響。所以實(shí)際的試驗(yàn)過程中，選擇好原材料，選擇難選礦石150g，配碳比為12%，微波功率為800W，時(shí)間控制在12min，研究焙燒溫度分別為500℃～1000℃之間，每整100 倍率的穩(wěn)定進(jìn)行一次試驗(yàn)，最終得到了試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果顯示，焙燒溫度對磁選的效果是有影響的，而且，影響還是十分明顯的，如果是以無煙煤為還原劑，會(huì)發(fā)現(xiàn)，低溫500℃～600℃時(shí)，礦物的品位和回收率，都不高因?yàn)?，這一時(shí)段，還原效應(yīng)尚未體現(xiàn)。所以礦物的磁選效果就不好，當(dāng)溫度上升時(shí)，還原效應(yīng)得到體現(xiàn)了，這時(shí)的鐵品位就明顯提升了，同時(shí)回收率也有明顯變化，隨著溫度的機(jī)械上升，鐵品位再次提升，回收率再次提升。同時(shí)，在所有的溫度中，800℃時(shí)，品位和回收率為最高值，所以綜合這些溫度的基本情況，可以斷定800℃的溫度是最佳的工藝溫度，也是最理想的工藝條件。

3.2.2 微波功率的影響

選取一定量的難選鐵礦石，其他試驗(yàn)條件與上述一樣，溫度選取800℃但是微波溫度變成變量，從400W 開始，逐漸提升，直到溫功率變?yōu)?600W。經(jīng)過試驗(yàn)后，可以得到試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果顯示，隨著微波功率的變化，回收率和品位都在變化，當(dāng)功率達(dá)到1600W 時(shí)鐵品位最低，且發(fā)現(xiàn)400W 時(shí)，鐵品位最高，而且，隨著功率的不斷提升，回收率在明顯變低。所以，實(shí)際的焙燒過程中，要注意對功率的控制，一般情況下，功率為800W 是最適合的功率情況。避免功率過大，導(dǎo)致焙燒溫度過高，導(dǎo)致焙燒過度的問題。

3.2.3 配碳量的影響

在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對溫度和功率進(jìn)行控制，溫度選擇800℃，功率選擇800W，除了配碳量為變化量之外，其他數(shù)據(jù)與上述試驗(yàn)無異。配碳量由3%開始增加，并以3 的倍數(shù)進(jìn)行增加，直至增加到18%為止，最后觀察試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果顯示，隨著配碳量的增加品位和回收率明顯增加，但是當(dāng)配碳量增加到12%以后數(shù)據(jù)的變化就趨于穩(wěn)定，基本變化不大。所以綜合考慮，能夠發(fā)現(xiàn)12%是最佳的配碳量，既不會(huì)造成浪費(fèi)，也能保證回收率和鐵品位。

3.2.4 焙燒時(shí)間的影響

結(jié)合上述試驗(yàn)的基本數(shù)據(jù)，控制溫度、功率和配碳率，都選擇最佳的數(shù)據(jù)，為800℃、800W 和12%，并將時(shí)間作為變化量，從0min 開始，以6 為倍數(shù)，依次增加，直至?xí)r間達(dá)到18min后，停止增加。從而能夠得到試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果顯示，隨著焙燒時(shí)間的增加，鐵的品位和回收率都有明顯變化，但是，當(dāng)時(shí)間超過12min 后，變化就不明顯了，而且還有品位和回收率降低的趨勢。所以經(jīng)過分析，可以判斷12min 為最佳的焙燒時(shí)間。

3.2.5 磨礦細(xì)度的影響

以上述所有確定的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別控制數(shù)據(jù)為800℃、800W 和12%以及12min，其他數(shù)據(jù)與的上述試驗(yàn)相同，選擇磨礦細(xì)度為變化量，從200 目為基礎(chǔ)，不斷對磨礦細(xì)度進(jìn)行變化，直至變化為－400 目為止。通過結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，品位和回收率無法達(dá)到同時(shí)最高，因?yàn)槎唠S磨礦細(xì)度變化相反，所以結(jié)合實(shí)際情況，選擇－200 目為最佳數(shù)據(jù)，這時(shí)，品位可達(dá)49.37%，回收率可達(dá)85.79%，由此可見，選擇這一數(shù)值是最合理的。

3.2.6 磁場強(qiáng)度的影響

在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對已知數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，包括800℃、800W 和12%以及12min，還有－200 目，將磁場強(qiáng)度作為變化量，從而得到磁場強(qiáng)度的變化區(qū)間為，60KA/cm ～180KA/cm，結(jié)果顯示，磁場變化量對品位和回收率的影響不大，但是，當(dāng)磁場強(qiáng)度處于119.37KA/cm 時(shí)，為最佳試驗(yàn)條件。

經(jīng)過上述分析，確認(rèn)了難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝，按照上述參數(shù)能夠獲得最佳試驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際情況，對難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝進(jìn)行研究，先對難選鐵礦石進(jìn)行簡單分析，再對實(shí)際的難選鐵礦石微波磁化焙燒同步降磷的工藝進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)最佳試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保難選鐵礦石可以得到有效的處理，最終保證鐵礦石的自給率，緩解鐵礦石進(jìn)口的壓力。