CN101348860A - 一种多孔活性磁铁矿的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔活性磁铁矿的生产方法。一种多孔活性磁铁矿的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料，先经过多段破碎，然后进行磨矿分级后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；2)采用磁场强度为60kA/m～200kA/m的弱磁选机除去强磁性矿物，再由磁场强度为640kA/m～960kA/m的强磁选机除去非磁性物料，得到菱铁矿物料；3)将菱铁矿物料，经脱水干燥后，以煤气或天然气作燃料，经过还原焙烧炉进行流态化磁化还原焙烧，控制焙烧温度为650℃～850℃，焙烧反应时间为10秒～100秒，出炉水淬冷却，得到一种多孔活性磁铁矿。本发明的产品具有强吸附能力、高活性；本发明原料来源广泛、生产成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔活性磁铁矿的生产方法。
背景技术
磁铁矿是自然界中广泛存在并且容易得到的物质，除在钢铁冶金行业中作为生产钢材的主要原材料之外，因磁铁矿具有强磁性和吸附特性，被广泛应用于化工、冶金、环保等行业，用作催化剂与触媒材料、磁性复合材料、环保吸附材料、磁性载体等等。如：去除废水中重金属离子的方法可用化学沉淀、络合、萃取、离子交换等，而化学吸附法具有许多优点，它可以选择性并十分有效地去除废水中低浓度重金属离子，利用矿物去除废水中重金属离子具有重要发展前景。
为了使磁铁矿能够具有较高的活性，并且能承担较高的吸附、催化、载体的效果，研究与开发具有较高比表面积和孔容的高活性磁铁矿具有重要意义并具有重要的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔活性磁铁矿的生产方法，该方法得到的多孔活性磁铁矿具有高活性的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多孔活性磁铁矿的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料，先经过多段破碎(2～3段破碎)，然后进行磨矿分级后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；
2)采用磁场强度为60kA/m～200kA/m的弱磁选机除去小于0.5mm含铁粉料中的强磁性矿物，得到的产物再由磁场强度为640kA/m～960kA/m的强磁选机除去非磁性物料，得到菱铁矿物料；
3)将菱铁矿物料，经脱水干燥后，以煤气或天然气作燃料，控制还原焙烧炉中的还原气体的体积含量为0.01％～1.5％，经过还原焙烧炉进行流态化磁化还原焙烧，控制焙烧温度为650℃～850℃，焙烧反应时间为10秒～100秒，出炉水淬冷却，得到多孔活性磁铁矿。
所述的还原气体为CO、H2、CH4中的任意一种或任意二种以上(含二种)的混合，任意二种以上混合时为任意配比。煤气或天然气，既可作加热，也用来控制还原焙烧炉中的气氛条件，通过调节气体的流量来实现的，只是保证煤气或天然气中CO(或者H2、CH4，或者它们的混合含量，只是因为一般常检测CO而已)的过量，其体积浓度达到0.01％～1.5％，即可。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用上述方法，得到的产品具有多孔特点，从而具有强吸附能力、高活性；本发明原料来源广泛、生产成本低廉。
2、流态化磁化还原焙烧使菱铁矿(FeCO3)完全转化为多孔活性磁铁矿(Fe3O4)，通过控制焙烧气氛，使菱铁矿(FeCO3)的分解主要产生多孔活性磁铁矿(Fe3O4)、CO2和CO，其反应产物CO还可对伴生的褐铁矿与赤铁矿还原成活性磁铁矿(Fe3O4)，提高产品的整体质量。
3、本发明的流态化磁化还原焙烧过程时间较短，实现了磁化还原焙烧过程的瞬时化，节约了能源与生产成本。
4、本发明采用流态化磁化还原焙烧技术，菱铁矿(FeCO3)分解过程易于操作控制，产生多孔活性磁铁矿(Fe3O4)的反应完全、彻底，有利于提高多孔活性磁铁矿的质量。
5、研究结果表明，对含菱铁矿石的铁矿物的原料经上述方法得到的多孔活性磁铁矿产品，其全铁(TFe)可达到67％～70％，折合Fe3O4为92％～97％，比表面积大于50m2/g，孔容大于0.3mm3/g，产品质量优良。
产品适用于化工、冶金、环保等行业。
附图说明
图1是本发明的工艺流程框图；
图2是本发明的工艺流程主要设备联系示意图；
图3是本发明产品的显微照片；
图中：1-破碎机，2-磨矿机与分级机，3-弱磁选机，4-强磁选机，5-还原焙烧炉，6-再磨再分选工艺；A-原料，B-强磁性矿物，C-非磁性物料，D-产品。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图2所示，一种多孔活性磁铁矿的生产方法，它包括如下步骤：
1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料A，先经过多段破碎(采用破碎机1经过二段破碎)，然后进行磨矿分级(采用磨矿机与分级机2)后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；
2)采用磁场强度为60kA/m的弱磁选机3除去小于0.5mm含铁粉料中的强磁性矿物B(如：原物料中的磁铁矿等)，得到的产物再由磁场强度为640kA/m的强磁选机4除去非磁性物料C，得到菱铁矿物料；
3)将菱铁矿物料，经脱水干燥并混匀后，以煤气作燃料，控制还原焙烧炉中还原气体CO的体积浓度0.01％(即在中性或弱还原气氛条件下)，经过还原焙烧炉5进行流态化磁化还原焙烧(或称流态化磁化焙烧)，控制焙烧温度为650℃(规模较小的试验条件下可采用部分电热辅助加热)，焙烧反应时间为100秒(视焙烧物料的颗粒大小不同和物料组成而异)，使菱铁矿(FeCO3)转化为人造磁铁矿(Fe3O4)，快速出炉水淬冷却，得到一种多孔活性磁铁矿产品D。
根据多孔活性磁铁矿的使用需要，可直接使用或经再磨再分选工艺后得到不同粒径和品质要求的多孔活性磁铁矿。
实施例2：
如图1、图2所示，一种多孔活性磁铁矿的生产方法，它包括如下步骤：
1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料A，先经过多段破碎(采用破碎机1经过三段破碎)，然后进行磨矿分级(采用磨矿机与分级机2)后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；
2)采用磁场强度为100kA/m的弱磁选机3除去小于0.5mm含铁粉料中的强磁性矿物B(如：原物料中的磁铁矿等)，得到的产物再由磁场强度为800kA/m的强磁选机4除去非磁性物料C，得到菱铁矿物料；
3)将菱铁矿物料，经脱水干燥并混匀后，以天然气作燃料，控制还原焙烧炉中还原气体CO和H2的体积浓度0.1％(即在中性或弱还原气氛条件下)，经过还原焙烧炉5进行流态化磁化还原焙烧(或称流态化磁化焙烧)，控制焙烧温度为800℃(规模较小的试验条件下可采用部分电热辅助加热)，焙烧反应时间为50秒，使菱铁矿(FeCO3)转化为人造磁铁矿(Fe3O4)，随炉冷却，得到一种多孔活性磁铁矿产品D。如图3所示，产品为疏松、多孔状，具有活性高。
根据多孔活性磁铁矿的使用需要，可直接使用或经再磨再分选工艺后得到不同粒径和品质要求的多孔活性磁铁矿。
实施例3：
如图1、图2所示，一种多孔活性磁铁矿的生产方法，它包括如下步骤：
1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料A，先经过多段破碎(采用破碎机1经过三段破碎)，然后进行磨矿分级(采用磨矿机与分级机2)后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；
2)采用磁场强度为200kA/m的弱磁选机3除去小于0.5mm含铁粉料中的强磁性矿物B(如：原物料中的磁铁矿等)，得到的产物再由磁场强度为960kA/m的强磁选机4除去非磁性物料C，得到菱铁矿物料；
3)将菱铁矿物料，经脱水干燥并混匀后，以煤气作燃料，控制还原焙烧炉中还原气体CO、H2和CH4的体积浓度1.5％(即在中性或弱还原气氛条件下)，经过还原焙烧炉5进行流态化磁化还原焙烧(或称流态化磁化焙烧)，控制焙烧温度为850℃(规模较小的试验条件下可采用部分电热辅助加热)，焙烧反应时间为10秒，使菱铁矿(FeCO3)转化为人造磁铁矿(Fe3O4)，快速出炉水淬冷却，得到一种多孔活性磁铁矿产品D。
根据多孔活性磁铁矿的使用需要，可直接使用或经再磨再分选工艺后得到不同粒径和品质要求的多孔活性磁铁矿。
利用本发明的多孔活性磁铁矿的强磁性与强吸附能力用于去除废水中铬、镉、铅等重金属离子和砷、汞等有毒物质；利用其多孔高活性和强磁性吸附废水中的有机分子、发色基团及重金属离子的产物，再通过絮凝、沉降、磁分离等方式除去有害物质，达到净化废水的目的。多孔活性磁铁矿用于磁性复合材料，一方面可作为高活性的反应原料，另一方面又可作为触媒材料的载体等等，其用途非常广泛。
工作原理：
1、以含菱铁矿石的铁矿物为原料，通过破碎、磨矿与分级作业获得细粒级的粉料；通过弱磁选与强磁选作业除去原物料中的强磁性矿物与非磁性矿物，从而得到纯度较高的菱铁矿物料。
2、利用菱铁矿物料的快速磁化还原，获取多孔活性磁铁矿；同时由于菱铁矿因热分解发生化学分解反应，可得到疏松、多孔的多孔活性磁铁矿，多孔活性磁铁矿具有活性高。
3、以粒度为小于0.5mm的含铁粉料进行磁化还原焙烧，磁化还原反应的速度较快，其还原分解反应的转变速度受化学反应控制为主，而不是以扩散控制反应为主，从而菱铁矿的分解可以完全、彻底，有利于形成多孔的人造磁铁矿。
4、按照菱铁矿的热重与差热分析曲线可知，菱铁矿的热分解反应在550℃左右就可进行，但为了提高菱铁矿的热分解反应速度，适当提高反应温度有利于提高其分解反应速度。
Claims (2)
1.一种多孔活性磁铁矿的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)选用含菱铁矿石的铁矿物为原料，先经过多段破碎，然后进行磨矿分级后，得到粒度为小于0.5mm的含铁粉料；
2)采用磁场强度为60kA/m～200kA/m的弱磁选机除去小于0.5mm含铁粉料中的强磁性矿物，得到的产物再由磁场强度为640kA/m～960kA/m的强磁选机除去非磁性物料，得到菱铁矿物料；
3)将菱铁矿物料，经脱水干燥后，以煤气或天然气作燃料，控制还原焙烧炉中的还原气体的体积含量为0.01％～1.5％，经过还原焙烧炉进行流态化磁化还原焙烧，控制焙烧温度为650℃～850℃，焙烧反应时间为10秒～100秒，出炉水淬冷却，得到多孔活性磁铁矿。
2.根据权利要求1所述的一种多孔活性磁铁矿的生产方法，其特征在于：所述的还原气体为CO、H2、CH4中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
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