冷却方式对磁铁矿冷却产物的磁性影响研究

冷却方式对磁铁矿冷却产物的磁性影响研究

侯洋飞

陕钢集团龙钢（集团）陕西大西沟矿业有限公司 陕西商洛 711400

摘 要：对复杂难选的铁矿石资源进行利用时，通常使用磁化焙烧工艺，而焙烧冷却方式的不同会对磁化焙烧冷却产物的磁性产生一定的影响。现阶段，我国在进行铁矿石磁化焙烧工艺处理时基本上都以赤铁矿为主。在磁化焙烧工艺过程中，焙烧产物冷却是其中非常关键的环节，冷却方式不同，其焙烧产物的磁化性质、结构、矿物类别等都会不同。鉴于此，本文主要针对不同冷却方式下磁铁矿冷却产物磁性影响进行了分析，以供参考。

关键词：磁铁矿；冷却方式；冷却产物；磁性影响

我国具有非常丰富的铁矿石资源，然而其中复杂难选的铁矿石资源占据较高的比例，比较有代表性的难利用铁矿石资源比如含碳酸盐赤铁矿、褐铁矿等就占据已查明储量的大约四分之一。针对复杂难选但储量丰富的铁矿石资源，通常使用磁化焙烧工艺进行开发利用。这种工艺过程中，冷却方式的不同，会对磁化焙烧冷却产物的有关磁化性质等产生不同的影响。

1.试验准备

进行试验所使用的原材料主要为某选矿厂的天然赤铁矿，先使用一定的破碎手段将其破碎到-2mm，然后使用湿式棒磨机再将其研磨到-0.074mm，通过2段摇床重选，得到具有较高品质的天然赤铁矿，以此作为试验材料。试验样品化学元素的成分如下表1。

表1 试验样品化学元素成分表（%）

对试验样品又进行了X射线衍射，通过X射线衍射结果和化学元素分析结果可以得知，试验样品的主要矿物为赤铁矿，其中TFe的含量达到67.65%，脉石矿物主要是石英，其他的杂质具有较低的含量。

2.试验方法

在进行磁化焙烧时主要使用恒温管式炉，将5g赤铁矿试验样品放置到炉管中，充入氮气将炉管中的空气排出，而装有试验样品的炉管放置于恒温管式炉中，充入还原性气体，在适当条件下进行磁化焙烧。这个过程中赤铁矿还原为磁铁矿，完成焙烧后，得到的高温磁铁矿需要经过一定的冷却方式进行冷却，冷却方式主要有水淬冷却、惰性气氛冷却、空气气氛冷却。其中水淬冷却的方式主要是将还原产物通过水进行冷却，产物在100℃内进行烘干制样。惰性气氛冷却的方式主要是使用氢气作为保护气对焙烧产品冷却到室温。空气气氛冷却是使用惰性气体先进行保护，温度下降到一定值后，将还原产物置于空气中进行自然冷却。在试验后，对冷却产物进行化验分析，通过化学元素分析、振动样品磁强计等方法对冷却产物中的元素以及磁性变化进行分析。

3.试验结果与分析

经过试验及分析发现，在焙烧温度600℃、时间5分钟、40%CO浓度条件下对试验样品进行磁化焙烧，使用惰性气氛保护冷却产物能够得到具有较高纯度的磁铁矿，其中化学元素成分如下表2所示。通过X射线衍射以及化学元素组成分析结果可以看出，还原产物主要的含铁矿物为磁铁矿，其中TFe的含量是69.34%，脉石矿物主要为石英，其他杂质具有较低的含量。

表2 磁铁矿化学元素成分表（%）

3.1不同冷却方式产生的影响

对不同冷却方式下的冷却产物分别进行分析检测，其中主要检测对焙烧产物氧化程度的影响、对焙烧产物比磁化系数的影响、对产物初始磁化的影响、对产物单位质量磁矩的影响。其中检测的结果如下图1-图4。

图1 不同冷却方式对焙烧产物氧化程度的影响

图2 不同冷却方式下焙烧产物比磁化系数

图3 不同冷却方式下产物初始磁化曲线

图4 不同冷却方式对产物单位质量磁矩的影响

从图1可以得知，不同的冷却方式对冷却产物的氧化分数和FeO的含量会产生较大的影响。使用惰性气氛冷却方式进行冷却，惰性气体能够对磁铁矿氧化反应起到阻止作用，磁铁矿在冷却过程中不会被氧化。使用水淬冷却的方式，氧化铁的含量会比惰性气氛冷却低一些，会发生少量的氧化反应。使用空气气氛冷却，产物中氧化铁的含量更低，磁铁矿在冷却过程中会发生较大的氧化反应。

根据图2、图3、图4可以得知，使用惰性气氛冷却的方式能够对焙烧产物起到保护作用，避免磁铁矿在冷却中出现氧化。通过惰性气体保护的冷却产物单位质量磁矩较高。使用水淬冷却的方式能够使磁铁矿在冷却过程中出现少量的氧化，单位质量磁矩相对稍低。而使用空气冷却的方式，磁铁矿在冷却过程中会出现大量的氧化，焙烧产物的单位质量磁矩更低。

3.2空气气氛冷却初始温度产生的影响

在使用空气气氛方式进行冷却时，还原产物磁铁矿会出现氧化反应产生赤铁矿，使产物单位质量磁矩降低，对后续选别工作产生影响。这种冷却方式下，初始冷却温度的不同对氧化过程的影响也不同。还原反应完后，使用惰性气体对冷却产物进行保护，待冷却到一定的温度后，将其置于空气中进行自然冷却到室温。对不同初始冷却温度下对产物的影响进行检测分析，从结果可以得知，初始冷却温度在降低时，产物中的氧化铁含量会逐渐增多，氧化分数减少。从这就说明，在使用空气冷却方式时，通过降低初始冷却温度能够降低磁铁矿冷却过程的氧化反应。而且初始冷却温度在下降过程中，产物磁性会逐渐提升，冷却产物的比磁化系数也逐渐增大。

结束语：

综上所述，不同的冷却方式会影响磁化焙烧冷却产物的磁性。根据试验分析可以得知，使用惰性气氛冷却方式能够避免磁铁矿冷却过程出现氧化反应，而且冷却产物的单位质量磁矩较高。使用水淬冷却的方式能够使磁铁矿发生少量氧化，产物单位质量磁矩也相对较高，而使用空气冷却方式，冷却过程中磁铁矿会发生较明显的氧化，产物单位质量磁矩大大降低。另外，在使用空气气氛冷却方式时，初始冷却温度的不同也会影响冷却产物的磁性。通过对初始冷却温度降低能够抑制磁铁矿冷却过程的氧化程度，进而使产物单位质量磁矩提升。

参考文献：

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