人工磁铁精矿成球性能及氧化动力学研究

The ballability、pellet drying and dehydration, oxidation properties of consolidation are seriously affected by fine particle size, large specific surface area, and strong surface hydrophilicity of artificial magnetite. Differences of the wettablility, the surface potential, the specific surface area between artificial magnetite and nature magnetite are analyzed to research balling properties of artificial magnetite pelletizing. The features of every dehydration stage of artificial magnetite pellets are studied to reveal its variation rule of drying velocity.According to exploring variation rule of artificial magnetite pellets oxidation velocity., the optimum value of degree of oxidation of X (t) at different temperatures and time and artificial magnetite pellets oxidation kinetics coefficient are determined, then to set up model of the oxidation dynamics of artificial magnetite pellets oxidation and to test the reliability of the model.Sintering consolidation characteristics of artificial magnetite pellet are studied to determine the affects of firing temperature, atmosphere, air velocity on the rate of consolidation of the pellet. Therefore, the shrinkage rate variation of artificial magnetite pellet sintering consolidation process and pellet consolidation mechanism are revealed. Mechanism of magnetite pellets bonding are analyzed to clarify hermodynamic conditions of crystallized and recrystallization of Fe2O3 and type of new low melting compound. Effective controlling profile of artificial magnetite pellet adhesion in consolidation is came into being.

人工磁铁精矿粒度细，比表面积大，表面亲水性强，严重影响其成球性和球团干燥脱水、氧化固结等焙烧性能；通过分析人工磁铁矿与天然磁铁矿润湿性、孔隙率、比表面积等理化性能差异，研究人工磁铁精矿成球行为特征；研究人工磁铁精矿生球干燥脱水各阶段行为，揭示其干燥过程速度变化规律；探索人工磁铁精矿球团氧化速度变化规律，测定氧化度X（t）达到饱和值的起始温度和时间特征值，计算球团氧化动力学系数，建立人工磁铁矿球团氧化动力学模型，并检验动力学模型的可信度；通过研究人工磁铁矿球团焙烧固结固结温度、气氛、气流速度对球团固结速率的影响，揭示人工磁铁矿球团焙烧固结过程中收缩率变化规律；通过分析人工磁铁矿球团固结结晶机理，明确Fe2O3结晶和和再结晶固结热力学条件和主要新生低熔点化合物类型，形成人工磁铁精矿球团粘结的有效控制机制。

氧化铁矿（赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿）磁化焙烧—磁选产生的人工磁铁矿与天然磁铁矿相比，在密度、磁性、表面性质、晶体结构和化学反应活性等理化性质上有很大差别，其表面粗糙度大，比表面积大，亲水性强，天然磁铁矿的zeta电位绝对值大于人工磁铁矿，电负性较大。人工磁铁精矿易成球，生球强度大，但生球热稳定性差，生球干燥时，温度和流速存在显著交互影响，提高介质温度和介质流速均能加快干燥进程，过高会导致球团爆裂；人工磁铁矿生球前期干燥速率较慢，干燥速度随时间变化分为先恒速后降速两个干燥阶段，而天然磁铁矿生球则只有降速干燥阶段。.人工磁铁矿和人工磁铁矿球团均容易被氧化，在800℃以下时，活化能为8.40kJ/mol, 远低于天然磁铁矿球团的氧化反应活化能50 kJ/mol，表现为扩散控制；由于人工磁铁矿晶格缺陷多，结晶不完整，矿物不均匀性增强，球团在800℃以上氧化时，表观活化能高达67.79 kJ/mol，表现为化学反应控制。温度和时间对人工磁铁矿球团氧化有较大影响，介质气体中O2分压，介质流速、球团直径和球团的孔隙率等因素也有一定影响。天然磁铁精矿结晶完好，焙烧时Fe3O4氧化成Fe2O3释放出大量热量；人工磁铁矿易于与SiO2等脉石矿物生成低熔点化合物，会增加球团中的液相化合物，天然磁铁矿球团焙烧温度比人工磁铁矿球团低。焙烧温度相同，两种球团矿的抗压强度都随着焙烧时间的延长而增大，但是增加的幅度都不大，说明焙烧时间对两种磁铁矿球团的抗压强度的影响没有焙烧温度的影响大。.天然磁铁矿球团孔隙率约为10%，多为封闭性孔隙，不规则状孔道、孔隙多沿赤铁矿、磁铁矿及硅酸盐矿物颗粒间隙分布；人工磁铁矿球团内部的液相凝固不完整，孔隙率约为20%，形态不规则，分布不均匀；混合磁铁矿球团的孔隙比较发达，孔隙率约为16%，球团矿孔道、孔隙分布不均匀，较外带含量多，长径较大，封闭性差。人工磁铁精矿配加天然磁铁精矿的混合精矿，成球性得到改善，生球质量和成品球质量均较好，可以作为一种优质造球原料应用于钢铁工业。