硫精礦微波直接輻射焙燒試驗研究.pdf

1、廣西是我國有色礦藏資源開采生產(chǎn)和金屬冶煉的重要省份，也是含硫精礦資源的重要產(chǎn)地。工業(yè)上，硫精礦成分復(fù)雜，其選礦處理一直是鐵礦冶煉研究中的重要難題。為了提高硫精礦的綜合利用價值和減少工業(yè)廢物污染，本文試圖通過引入微波輻射直接焙燒技術(shù)，以便除去硫砷，回收其中的鐵成分。微波作為一種新的加熱能源，因其節(jié)能、易控制和清潔等優(yōu)勢在微波冶金領(lǐng)域得到高度重視。但微波冶金也存在衰減現(xiàn)象、被處理物料厚度要求較薄、設(shè)備處理能力低、難以大型化等難題。前人曾選用

2、小功率微波設(shè)備和小批量礦樣開展研究，其結(jié)果的局限性較多，如無法反映冶金過程氣相產(chǎn)物的影響等。為了深入研究微波高溫冶金工藝，本論文利用大功率微波冶金設(shè)備，采用大用量的礦樣進行研究，為探索硫精礦的微波直接焙燒的可行性和預(yù)測其他硫化礦物微波冶金中硫鐵礦和硫砷鐵礦的轉(zhuǎn)化行為提供理論依據(jù)。
　　 首先，針對微波焙燒設(shè)備在調(diào)試中所發(fā)現(xiàn)的磁控管易損壞、腔體內(nèi)有用微波功率低、腔體內(nèi)氣體釋放不暢等現(xiàn)象，從微波入射方向、微波饋入口擋板、尾氣吸收裝置

3、等角度出發(fā)對定制的微波焙燒設(shè)備進行改造，確保微波爐及附件系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。實驗表明，有效的設(shè)備實現(xiàn)條件和環(huán)境條件主要包括：微波入射方向應(yīng)該盡量避免直射其它磁控管，否則影響這些磁控管的正常工作能力和使用壽命。微波饋入口的擋板可以有效阻擋粉塵和有害氣體對磁控管的危害，保障其使用壽命，擋板最好使用微波透過性能較好的能耐高溫的石英材料制作。尾氣排氣管道采用鋼管材料，管道中部設(shè)置大空間的緩沖裝置，有助硫、粉塵等尾氣中的固相顆粒沉積和硫砷的回收，降低尾

4、氣的濁度；緩沖裝置之后加裝盛有濃堿溶液的氣體吸收裝置，以吸收SO2或As2O3等有毒物質(zhì)，大大減少尾氣中的毒物和懸浮微塵；管道尾部連接500W功率的抽風(fēng)機，以利于硫、砷成分從固相中升華分離出來。礦樣可在石英材料或Mx材料的坩堝容器進行微波處理，二者失重率的相互差異并不大。在微波輻射焙燒時，盡量避免氣流通道受阻，因為較低分壓的氣相產(chǎn)物利于提高礦物分解反應(yīng)的平衡常數(shù)，提高分離效果；還要避免使用機械轉(zhuǎn)動或攪動降低微波能的能效；考慮到焙燒的均勻

5、性，也可以選擇機械轉(zhuǎn)動使礦物受輻射程度更為均勻。
　　 探討了硫精礦在微波直接輻射下的焙燒規(guī)律。結(jié)果表明：(1)、添加活性碳后，失重率均小于不加活性碳時的失重率；活性碳添加量在5～25g之間時，20g活性炭引起的失重率高于其他添加量。(2)、在較短的處理時間和一定厚度礦樣條件下，礦樣質(zhì)量基數(shù)增大較快，硫砷分解率隨礦樣量的增大而提高較慢，因此相對失重率較低。(3)、礦物試樣質(zhì)量越小，微波功率越大，微波輻射時間越長，硫砷的分解越充分

6、，因此失重率也越大。(4)、對于一定質(zhì)量的礦樣，其失重率隨微波功率變化而呈現(xiàn)一定的線性趨勢，尤其是在1000～4000W之間，這種線性趨勢尤為明顯，其線性常數(shù)高達0.9972。礦物試樣質(zhì)量越大，處理時間越短，其失重率越低。處理時間太短，礦物缺少足夠的分解能量而無法完全分解。(5)、生產(chǎn)中，較大的微波功率和適宜的礦物質(zhì)量，并將礦物鋪展成適當(dāng)厚度的礦物層，其微波處理效果較好。
　　 直接焙燒的物相變化情況通過XRD衍射物相分析、元素

7、半定量分析表明：焙燒產(chǎn)品表層為紅色產(chǎn)物，表層外圍為黑色焦?fàn)町a(chǎn)物，下層顏色幾乎未發(fā)生變化。表層紅色產(chǎn)物含硫量大幅下降，僅為5.62%，同時鐵的相對含量也有很大的提高，其主要成分為Fe2O3，說明表面的礦物獲得了全面的分解；表面外圍黑色的焦?fàn)钗锖F量也大幅提高，但硫元素含量相當(dāng)高，為27.72%，其主要成分為磁鐵礦Fe1-xS，說明其主要發(fā)生了異化反應(yīng)，硫元素僅發(fā)生部分分解；下層產(chǎn)物中，鐵含量變化不大，硫的含量為30.20%；各層中砷的含量