人工磁鐵精礦成球性能及氧化動力學研究

《人工磁鐵精礦成球性能及氧化動力學研究》是依託武漢工程大學，由張漢泉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：人工磁鐵精礦成球性能及氧化動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張漢泉
• 依託單位：武漢工程大學

項目摘要

人工磁鐵精礦粒度細，比表面積大，表面親水性強，嚴重影響其成球性和球團乾燥脫水、氧化固結等焙燒性能；通過分析人工磁鐵礦與天然磁鐵礦潤濕性、孔隙率、比表面積等理化性能差異，研究人工磁鐵精礦成球行為特徵；研究人工磁鐵精礦生球乾燥脫水各階段行為，揭示其乾燥過程速度變化規律；探索人工磁鐵精礦球團氧化速度變化規律，測定氧化度X（t）達到飽和值的起始溫度和時間特徵值，計算球團氧化動力學係數，建立人工磁鐵礦球團氧化動力學模型，並檢驗動力學模型的可信度；通過研究人工磁鐵礦球團焙燒固結固結溫度、氣氛、氣流速度對球團固結速率的影響，揭示人工磁鐵礦球團焙燒固結過程中收縮率變化規律；通過分析人工磁鐵礦球團固結結晶機理，明確Fe2O3結晶和和再結晶固結熱力學條件和主要新生低熔點化合物類型，形成人工磁鐵精礦球團粘結的有效控制機制。

結題摘要

氧化鐵礦（赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦）磁化焙燒—磁選產生的人工磁鐵礦與天然磁鐵礦相比，在密度、磁性、表面性質、晶體結構和化學反應活性等理化性質上有很大差別，其表面粗糙度大，比表面積大，親水性強，天然磁鐵礦的zeta電位絕對值大於人工磁鐵礦，電負性較大。人工磁鐵精礦易成球，生球強度大，但生球熱穩定性差，生球乾燥時，溫度和流速存在顯著互動影響，提高介質溫度和介質流速均能加快乾燥進程，過高會導致球團爆裂；人工磁鐵礦生球前期乾燥速率較慢，乾燥速度隨時間變化分為先恆速後降速兩個乾燥階段，而天然磁鐵礦生球則只有降速乾燥階段。 人工磁鐵礦和人工磁鐵礦球團均容易被氧化，在800℃以下時，活化能為8.40kJ/mol, 遠低於天然磁鐵礦球團的氧化反應活化能50 kJ/mol，表現為擴散控制；由於人工磁鐵礦晶格缺陷多，結晶不完整，礦物不均勻性增強，球團在800℃以上氧化時，表觀活化能高達67.79 kJ/mol，表現為化學反應控制。溫度和時間對人工磁鐵礦球團氧化有較大影響，介質氣體中O2分壓，介質流速、球團直徑和球團的孔隙率等因素也有一定影響。天然磁鐵精礦結晶完好，焙燒時Fe3O4氧化成Fe2O3釋放出大量熱量；人工磁鐵礦易於與SiO2等脈石礦物生成低熔點化合物，會增加球團中的液相化合物，天然磁鐵礦球團焙燒溫度比人工磁鐵礦球團低。焙燒溫度相同，兩種球團礦的抗壓強度都隨著焙燒時間的延長而增大，但是增加的幅度都不大，說明焙燒時間對兩種磁鐵礦球團的抗壓強度的影響沒有焙燒溫度的影響大。 天然磁鐵礦球團孔隙率約為10%，多為封閉性孔隙，不規則狀孔道、孔隙多沿赤鐵礦、磁鐵礦及矽酸鹽礦物顆粒間隙分布；人工磁鐵礦球團內部的液相凝固不完整，孔隙率約為20%，形態不規則，分布不均勻；混合磁鐵礦球團的孔隙比較發達，孔隙率約為16%，球團礦孔道、孔隙分布不均勻，較外帶含量多，長徑較大，封閉性差。人工磁鐵精礦配加天然磁鐵精礦的混合精礦，成球性得到改善，生球質量和成品球質量均較好，可以作為一種優質造球原料套用於鋼鐵工業。