科技成果——用微波還原弱磁性鐵礦物制取鐵

精礦的方法成果簡介我國鐵礦資源以低品位共生鐵礦居多，礦石中強磁性的磁鐵礦和弱磁性的赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦以及含鐵硅酸鹽等脈石礦物常常共生在一起。此外，大量的含鐵工業廢料中，鐵主要也是以弱磁性鐵礦物的形式存在，是一種寶貴的二次鐵礦資源。例如我國每年排出硫鐵礦燒渣近千萬噸，其中一般含有30%-50%的鐵；我國氧化鋁廠每年排放赤泥180萬噸以上，其中含鐵23%-27%。大量的含鐵工業廢料如不及時處理利用，不僅擠占土地、污染與破壞生態環境、引發各種地質災害，還會造成資源的浪費。用微波加熱礦物是近年來微波應用的新發展方向。微波通過在礦物內部的能量耗散加熱礦物，具有快速高效，比傳統方法快15-20倍，省電節能達50%-80%，環保和操作方便等優點。微波能可以使礦物的原子和分子發生高速振動，從而為礦物發生化學反應創造出更為有利的熱力學條件，使反應所需溫度降低。在微波場中不同礦物的微波吸收性能不同，升溫性能也不同。大多數重金屬氧化物屬于高活性物質，在微波場中的升溫速率非常快，能被微波能量加熱；而石英和方解石等脈石礦物是微波透過體，屬于惰性物質，不能被微波加熱。利用微波這種有選擇性地通過物體內部原子和分子發生高速振動來加熱礦物的方式，可以消除傳統加熱過程中熱源通過熱輻射由表及里的熱傳導方式帶來的“冷中心”問題，同時由于不同礦物之間的熱膨脹系數不同，在晶格間應力的作用下，不同礦物更容易在晶界斷裂單體解離，有利于后續的分選過程。美國已成功地將微波碳熱還原高品位鐵礦石制備海綿鐵工藝應用于生產，據報導所用還原劑為吸波性能較好的焦炭或木炭。但對低品位鐵礦，因其含有大量不吸收微波的脈石礦物，會影響微波加熱的升溫速度和還原反應效率，若用微波碳熱還原工藝會消耗大量的焦炭或木炭，導致成本過高。本項目針對現行碳熱還原工藝存在的不足，提供一種實用用微波還原弱磁性鐵礦物制取鐵精礦的方法，它無需用碳作為還原劑和熱源因而沒有碳的消耗和由此產生的co2對環境的污染，生產成本低，特別適于鐵品位為15-45%的難選低品位紅鐵礦和含鐵工業廢料中弱磁性鐵礦物的磁化改性，再用弱磁選機磁選獲得高品質鐵精礦。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：利用微波具有通過物體內部原子和分子發生高速振動的方式，選擇性加熱能夠吸收微波的礦物之特點，以微波場中升溫極快的鐵粉或鐵泥代替碳作為還原劑，鐵粉或鐵泥同時也是促進劑，通過微波磁化還原焙燒，使難選低品位紅鐵礦和含鐵工業廢料中的弱磁性鐵礦物還原為磁鐵礦，再用弱磁選機磁選獲得高品質合格鐵精礦。與傳統的碳熱還原技術相比，本發明的有益效果在于：（1）用廢鐵粉或鐵泥作還原劑，用弱磁選可將其作為鐵精礦回收，可變廢為寶，沒有還原劑的消耗、過程清潔、成本大幅度降低；而且由于鐵粉或鐵泥在微波場中升溫極快，對高溫還原反應具有促進作用。（2）由于微波僅選擇性加熱鐵礦物，導致鐵礦物和脈石礦物熱膨脹系數不同，在晶格間應力的作用下，鐵礦物更容易在晶界斷裂單體解離，有利于后續的磁選回收富集。（3）微波焙燒不僅可降低磁化還原反應的活化能，而且因其可選擇性地加熱鐵礦物，不需要象碳熱還原那樣將整個物料加熱至600-800°C的高溫，還原反應效率高，可顯著降低過程所需的能耗。實驗表明：將同樣二份1kg的紅鐵礦粉，一份用焦炭作還原劑，在4kW的馬弗爐中還原焙燒，另一份用廢鐵粉作還原劑，在頻率2450MHz、功率1.3kW的微波爐中還原焙燒6分鐘，還原劑加入量均為處理物料的20%，后者在6分鐘內可將98%的弱磁性鐵礦物還原為強磁性的磁鐵礦，而前者50分鐘內弱磁性鐵礦物的還原率不到60%，本發明所處理的弱磁性鐵礦物物料含鐵品位為15-45%，得到的鐵精礦其鐵品位大于60%，回收率大于80%。（4）突破傳統工