磁化焙燒與人工磁鐵礦球團（簡體書）

《磁化焙燒與人工磁鐵礦球團》主要對磁化焙燒機理、工藝、裝備進行了詳細闡述，對人工磁鐵精礦的表面性質、成球性能以及人工磁鐵精礦球團的乾燥預熱制度、氧化固結機理及規律等問題進行了深入探討。本書主要內容分為9章，第1章為低品位氧化鐵礦石綜合利用概述，主要闡述了鐵礦資源的種類、分布及現有利用工藝概況；第2、3章為磁化焙燒理論和工藝概述，主要探討了磁化焙燒工藝原理、裝備及應用等；第4～9章為人工磁鐵礦球團的內容，主要對人工磁鐵礦球團的成球行為、乾燥預熱、氧化固結、焙燒過程進行了詳細的論述。此外針對成品球中鐵組分的微觀結構和礦相組成也進行了深入分析，最後對磁化焙燒和人工磁鐵礦球團工業實踐進行了介紹。本書適合於大專院校鋼鐵冶金和礦物加工工程專業的學生、教師、科研人員和黑色金屬行業的從業人員參考使用。

1.原創性強，本書是作者長期進行球團研究的工作總結，有一定的前瞻性，並且書中所含技術已成功進行了工業化，有一定的實踐應用性。
2.內容全面，在全面講述球團氧化焙燒估計機理的基礎上，根據作者自身的研究成果，對球團熱工制度的選擇和過程控制進行了全面闡述。對磁化焙燒和人工磁鐵礦球團的技術工藝有一定的指導性。
3.系統性強，在介紹我國難選氧化鐵礦資源、磁化焙燒原理的基礎上，從工藝、裝備、造球、球團工藝等方面進行了全面闡述，是對難選鐵礦石磁化焙燒-磁選技術、球團的支撐性技術總結，對鋼鐵工業、礦物加工專業的科研人員和高校師生均有一定的參考價值。

目前，我國的鐵礦球團幾乎都以天然磁鐵精礦、赤鐵精礦或混合精礦為原料生產，而優質高品位鐵精礦資源正逐年減少，對外依存度不斷增加。另外，我國仍存有大量的貧、細、雜鐵礦資源尚未利用，若能合理利用磁化焙燒磁選氧化球團工藝將這些低品位複雜難選鐵礦提質，作為原料加以利用，將大大緩解我國高品位鐵精礦特別是氧化球團原料短缺的局面，對我國實施鋼鐵精料方針和節能減排具有重要意義。
磁化焙燒磁選工藝是高效利用中低品位（TFe 25%～45%）複雜難選氧化鐵礦石（赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦）及此類二次資源（硫酸渣、赤泥）的新工藝，具有分選效率高、生產工藝簡單和產質量量好等優點，因而受到普遍關注，成為近年來利用低品位複雜難選鐵礦的首選方法。筆者通過對磁化焙燒過程中熱力學條件和動力學機制的深入研究，揭示了低品位複雜難選鐵礦在磁化焙燒中鐵礦物、錳礦物等主要礦物的物相重構規律，優化了鐵礦中弱磁性鐵氧化物還原為強磁性鐵氧化物所需的物理化學條件，並在此基礎上開發出了廣泛適用於低品位複雜難選鐵礦磁化焙燒磁選工藝的成套裝備。與天然磁鐵精礦相比，通過磁化焙燒磁選工藝生產的人工磁鐵精礦表面粗糙度高、比表面積大、親水性強、表面Zeta電位較小、電負性較弱。因此，人工磁鐵精礦用於球團生產時，其成球特性、乾燥和預熱制度以及氧化固結規律均與天然磁鐵精礦球團有著一定區別。針對這一問題，筆者對人工磁鐵精礦的表面性質、成球性能以及人工磁鐵精礦球團的乾燥預熱制度、氧化固結規律及機理等問題進行了深入研究，確定了人工磁鐵礦球團乾燥脫水、預熱氧化、焙燒固結熱工制度，初步構建了全人工磁鐵精礦造球工藝技術原型。
《磁化焙燒與人工磁鐵礦球團》是磁化焙燒和人工磁鐵礦球團領域專著的首次出版，筆者對人工磁鐵精礦表面性質、成球性能以及人工磁鐵精礦球團乾燥預熱制度、氧化固結機理及規律等問題的研究，是對球團基礎理論和實踐進行的必要補充和發展。同時，為改善人工磁鐵精礦球團制備條件及其產品性能提供了重要理論指導，對推動球團及煉鐵原料技術進步具有重要作用。
本書第1～4章、第9章由張漢泉執筆，第5～8章由路漫漫執筆，全書由張漢泉統稿。本書的課題研究工作得到了國家自然科學基金（No51474161，NO51974204）的資助，武漢工程大學碩士研究生汪鳳玲、付金濤、劉承鑫、殷佳琪和周峰等參與了大量研究工作，武漢工程大學池汝安教授對全書的完成做了重要的指導。在編寫過程中，本書參考和借鑒了兄弟院校、科研單位和廠礦企業等同行的工作成果，在此致以最誠摯的感謝。
由於水平有限，書中難免存在不足之處，懇請專家和讀者批評指正。

著者
2022年1月於武漢

0緒論1
0.1我國的鐵礦資源1
0.2中低品位氧化鐵礦磁化焙燒理論簡介3

1難選氧化鐵礦選礦6
1.1鐵礦資源種類及分布6
1.1.1鐵礦資源類型6
1.1.2鐵礦資源分布9
1.2鐵礦石質量要求12
1.3微細粒赤鐵礦選礦14
1.4褐鐵礦、菱鐵礦選礦18
1.5多金屬共(伴)生鐵礦選礦23
1.6高磷鮞狀赤鐵礦特徵及選冶技術26
1.6.1鮞狀赤鐵礦工藝礦物學26
1.6.2鮞狀鐵礦石選礦現狀及存在的問題27

2磁化焙燒原理及過程32
2.1磁化焙燒反應熱力學分析32
2.2氧化鐵礦石磁化焙燒化學反應的熱效應35
2.3鐵礦石氫基磁化還原焙燒37
2.4磁化焙燒過程40
2.5磁化焙燒氣固反應模型44
2.6赤褐鐵礦磁化焙燒過程工藝礦物學47
2.7鮞狀赤鐵礦磁化焙燒基礎理論51
2.7.1鮞狀赤鐵礦礦石性質51
2.7.2鄂西鮞狀赤鐵礦主要礦物嵌布特徵52
2.7.3鄂西鮞狀赤鐵礦中赤鐵礦的解離特徵56
2.7.4鄂西鮞狀赤鐵礦中磷的賦存狀態58
2.7.5鮞狀赤鐵礦磁化焙燒礦物組成與粒度嵌布58
2.7.6鮞狀赤鐵礦磁化焙燒分選過程中鐵磷的分布63
2.7.7鮞狀赤鐵礦磁化焙燒存在的問題及發展方向73
2.8錳鐵礦同步還原機理75
2.9磁化焙燒法回收固廢中的鐵80
2.9.1磁化還原焙燒在鉻渣幹法解毒中的應用80
2.9.2赤泥磁化焙燒81
2.9.3硫酸渣磁化焙燒84

3磁化焙燒工藝與裝備87
3.1回轉窯磁化焙燒88
3.2豎爐磁化焙燒90
3.3沸騰爐磁化焙燒91
3.4新型磁化焙燒工藝及裝備92
3.5鮞狀赤鐵礦動態磁化焙燒103
3.5.1鮞狀高磷赤鐵礦動態磁化焙燒系統103
3.5.2動態磁化焙燒磁選工藝流程104
3.5.3鮞狀赤鐵礦動態磁化焙燒結果分析105
3.6鮞狀赤鐵礦流態化磁化焙燒107
3.6.1鮞狀赤鐵礦流態化磁化焙燒半工業試驗107
3.6.2鮞狀赤鐵礦流態化磁化焙燒機理分析108
3.7褐鐵礦動態磁化焙燒磁選工業實踐110
3.7.1褐鐵礦礦石性質111
3.7.2多級動態磁化焙燒磁選工藝過程112
3.7.3多級動態磁化焙燒水平衡與熱平衡116
3.7.4節能與環保117
3.7.5褐鐵礦磁化焙燒磁選效益分析118
3.8褐鐵礦流態化磁化焙燒119

4人工磁鐵礦造球123
4.1人工磁鐵礦理化性能124
4.2影響人工磁鐵精礦成球的因素133
4.2.1黏結劑的影響134
4.2.2造球水分的影響140
4.2.3造球時間的影響143
4.2.4造球機轉速的影響146
4.3不同磁鐵精礦的成球性差異148
4.4混合磁鐵精礦成球149
4.5潤磨對人工磁鐵精礦成球性能的影響151
4.5.1潤磨對磁鐵精礦表面性質的影響151
4.5.2潤磨對磁鐵精礦生球性能的影響152

5人工磁鐵礦球團乾燥預熱154
5.1人工磁鐵礦球團脫水乾燥速度分析155
5.1.1溫度對靜態乾燥的影響155
5.1.2生球直徑對靜態乾燥的影響155
5.1.3介質溫度對動態乾燥的影響156
5.1.4介質流速對動態乾燥的影響157
5.1.5生球直徑對動態乾燥的影響157
5.2球團乾燥度比較158
5.3人工磁鐵礦球團乾燥動力學158
5.3.1乾燥對生球水分及乾燥速率的影響159
5.3.2乾燥動力學模型162
5.3.3乾燥動力學模型的應用167
5.4人工磁鐵礦球團乾燥機理170

6人工磁鐵礦球團氧化動力學173
6.1磁鐵礦球團氧化過程及機理173
6.2人工磁鐵礦球團氧化機理176
6.3人工磁鐵礦球團氧化反應控制類型184
6.4人工磁鐵礦球團氧化動力學186
6.4.1人工磁鐵礦球團氧化反應級數186
6.4.2氧化動力學模型參數188
6.4.3磁鐵礦球團氧化活化能190
6.4.4磁鐵礦球團氧化動力學模型的應用192
6.5影響人工磁鐵礦球團氧化的其他因素194

7人工磁鐵礦球團焙燒固結196
7.1影響磁鐵礦球團焙燒的因素197
7.1.1焙燒溫度197
7.1.2焙燒時間198
7.2混合磁鐵礦球團焙燒特性198
7.2.1焙燒溫度對混合礦球團抗壓強度的影響199
7.2.2焙燒時間對混合礦球團抗壓強度的影響199
7.3潤磨對人工磁鐵礦球團焙燒性能的影響200

8人工磁鐵礦球團的礦相結構203
8.1人工磁鐵礦球團的礦相組成和礦相結構203
8.2焙燒時間對球團焙燒的影響207
8.3混合磁鐵礦球團的礦相組成209

9磁化焙燒與人工磁鐵礦球團工業實踐214
9.1人工磁鐵礦球團的參數控制217
9.2赤泥磁化焙燒人工磁鐵礦球團聯合工藝220

參考文獻224