近年来,我国钢铁工业的飞速发展,导致铁矿石需求量迅猛增长。但是由于我国铁矿资源禀赋不佳,储量增长滞后,生产能力有限,自给严重不足,造成了供需矛盾突出,使得我国钢铁工业过分的依赖进口铁矿石。因而,加强国内复杂难选铁矿石高效开发利用研究,提高铁矿石自给率,具有重要的战略意义。中国地质科学院矿产综合利用研究所与东北大学合作联合研发了基于流态化焙烧技术的连续型矿用悬浮焙烧炉。该设备具有焙烧温度低、焙烧时间短、焙烧产品质量均匀、能耗低等优点。本课题利用赤铁矿纯矿物和鄂西鲕状赤铁矿为原料,主要研究Fe203还原为Fe304.Fe3O4冷却过程和转化机理,为该设备的设计和应用提供理论依据。赤铁矿进行磁化焙烧试验研究结果表明,影响磁化焙烧效果的主要因素为焙烧温度和焙烧时间,焙烧粒度和还原气氛对磁化焙烧影响相对较小。水淬和氮气保护冷却两种冷却方式所得焙烧产品的磁性较强,在氮气保护气氛下冷却到200℃通入空气,焙烧产品冷却后的磁性基本保持不变,冷却到250℃以上通入空气,焙烧产品的磁性明显下降。热力学研究表明,赤铁矿还原为磁铁矿的热力学趋势很大,焙烧产品在空气中冷却时容易被氧化,生成物为强磁性的γ-Fe2O3或弱磁性的α-Fe203,这主要取决于接触空气的温度。Fe304转化为γ-Fe2O3的温度范围为450~570K,高于570K,γ-Fe203可能会发生晶格转变,磁性降低。赤铁矿磁化焙烧过程是一个多相反应过程,同时伴随有磁畴的生长和晶格的转变,还原过程按照α-Fe203→γFe2O3→Fe304的顺序进行。鲕状赤铁矿适宜的悬浮焙烧工艺为:给料粒度-0.3mm,焙烧温度550~575℃,CO浓度70%~90%,气体流量5~7m3/h。在此条件下,所得焙烧产品经磨矿—磁选后获得TFe品位56.22%,回收率88.84%的指标。鲕状赤铁矿经磁化焙烧后,弱磁性的铁矿物转化成了强磁性的磁铁矿或磁赤铁矿,使分选变得容易;但磁化焙烧过程并未改变元素的分布,选别时仍需细磨才能将其单体解离;在高温焙烧过程中,铁矿物之间存在晶格转变;在冷却过程中,焙烧产品通入空气的温度应低于600K。磁铁矿在冷却过程转化为磁赤铁矿的温度为500-600K,但转化率不高;水淬和空气冷却条件下,磁性差别不大,但是空气冷却可以回收大量热量。以上研究基本探明了磁化焙烧过程中,铁矿物的转化机理,为悬浮焙烧装备的设计和应用奠定了一定的理论基础。