用于弱磁性铁矿石磁化还原焙烧的外热式回转窑

铁矿磁化焙烧外热回转窑

用于弱磁性铁矿石磁化还原焙烧的外热式回转窑

磁化焙烧是提高弱磁性铁矿物（如赤铁矿、褐铁矿及菱铁矿）磁选回收率的关键预处理手段。根据焙烧过程中主导化学反应气氛的不同，可将其分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧。其中，还原焙烧应用最为广泛，其核心目标是将弱磁性的三氧化二铁(α – Fe₂O₃)或含水氧化铁矿(Fe₂O₃·nH₂O)在特定温度下转化为强磁性的磁铁矿(Fe₃O₄或γ – Fe₂O₃)，从而为后续弱磁选分离创造良好条件。

整个还原焙烧过程在工业操作中通常划分为加热阶段与还原阶段：

1. 加热阶段

矿石以设定升温速率被加热至还原反应所需的目标温度（通常为 570℃ 左右）。此阶段伴有显著的脱水效应：当炉温超过 100℃ 时，矿石颗粒间的游离水率先蒸发；随着温度升至 200℃ 以上，矿物晶格中的结晶水开始脱除，促使矿石孔隙率增加，有利于后续还原气体向颗粒内部扩散。

2. 还原阶段

此阶段需满足三项工艺要求：

一是确保Fe₂O₃尽可能充分地向Fe₃O₄转变；

二是维持适宜的反应速率，严格规避“还原不足”（残留未反应赤铁矿）或“过还原”（生成弱磁性的FeO或金属铁Fe）；

三是最大程度提高还原剂的利用率。常用的还原剂包括固体碳（C）、一氧化碳（CO）及氢气（H2），其主要总包反应如下：

3Fe₂O₃ + C → 2Fe₃O₄ + CO

3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂

3Fe₂O₃ + H₂→ 2Fe₃O₄ + H₂O

与还原剂发生还原反应时，高价氧化铁逐级转变路径为：

Fe₂O₃→ Fe₃O₄→ FeO → Fe

决定这一过程的主要条件是还原温度、还原时间和还原剂，三者互相制约。

经过多年系统性研发与技术攻关，上海英用机械有限公司成功攻克了外热式回转窑在铁矿粉磁化还原焙烧领域的工业化应用难题。该工艺的核心突破在于外热式回转窑严格的绝氧密封体系——通过精密的动静密封装置与全程在线氧量监测，确保窑体在高温运转下的气密性。同时，向窑内连续充入高纯惰性保护气体（如氮气），构建并维持稳定的无氧高温还原气氛，从根本上杜绝了矿物再氧化风险，为赤铁矿、褐铁矿等弱磁性矿物向强磁性磁铁矿的物相转变提供了理想的热力学环境。

依托该成套技术与核心装备，我公司已在中国福建某企业成功落地首条工业化生产线。目前该生产线已稳定投产运行（见下图），各项技术指标达到设计预期。