在我国复杂难选铁矿资源中,微细粒赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿属典型难利用铁矿资源,总储量200亿t以上。由于该类铁矿石矿物组成复杂、结晶粒度微细,采用常规的选矿技术、方法难以获得较好的指标。东北大学开发了复杂难选铁矿悬浮焙烧技术,提出了复杂难选铁矿石“预氧化-蓄热还原-再氧化”悬浮焙烧理念,取得了良好的指标。本文旨在进一步丰富“预氧化-蓄热还原-再氧化”的悬浮焙烧理论,主要研究磁铁矿先氧化再还原的过程,以及配加磁铁矿对赤铁矿还原过程的影响规律。 磁铁矿马弗炉氧化焙烧试验结果表明:随着焙烧温度升高,焙烧完全所需时间变短,温度越高料层厚度对氧化反应的影响越大。对比赤铁矿的性质发现,氧化完全时产物只含有α-Fe₂O₃,没有γ-Fe₂O₃。利用管式炉进行赤铁矿磁化焙烧试验,主要研究了赤铁矿磁化焙烧工艺和磁性变化规律,对比了人工赤铁矿和天然赤铁矿磁化焙烧过程的区别,同样条件下天然赤铁矿还原完全需要更长的时间。对磁铁矿氧化焙烧及赤铁矿磁化焙烧过程进行了动力学分析,得出了反应机理函数、活化能和指前因子。 本文考察了气体流量、一氧化碳浓度、焙烧温度、焙烧时间以及不同磁铁矿配比对诱导作用强弱的影响,主要体现在对饱和单位质量磁矩及反应分数的影响。结果表明:随着磁铁矿配比的增加,饱和单位质量磁矩和反应分数都呈现增大趋势,表明磁铁矿对赤铁矿磁化焙烧的诱导作用越来越强;随着磁化焙烧条件越来越接近最佳条件,饱和单位质量磁矩和反应分数的增大趋势总体来说先增强后减弱,表明磁铁矿对赤铁矿磁化焙烧的诱导作用也是先增强后减弱。天然赤铁矿试验中磁铁矿配比由0%增加到5%时,饱和单位质量磁矩和反应分数的增加量很明显大于其它配比的增加量,即配矿的影响大于配比的影响,而人工赤铁矿此规律不明显。 研究结果表明,磁铁矿对天然赤铁矿的诱导作用比人工赤铁矿强。人工赤铁矿诱导作用最强时为焙烧时间2min,此时饱和单位质量磁矩由磁铁矿配比0%的51.20A•m²/kg上升到20%的62.55A•m²/kg,上升了11.35A•m²/kg;反应分数由0%的0.6254增加到20%的0.7792,上升了15.39个百分点。天然赤铁矿诱导作用最强时为焙烧时间3min20s,此时饱和单位质量磁矩由磁铁矿配比0%的37.55A•m²/kg上升到20%的52.43A•m²/kg,上升了14.88A•m²/kg;反应分数由0%的0.5079增加到20%的0.7450,上升了23.70个百分点。