技术领域
[0001] 本
发明涉及一种将天然非磁性
矿石，如褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿转化为磁铁矿粉的方法，属于一种铁矿石选矿加工技术领域的方法。技术背景
[0002] 非磁性铁矿石主要有褐铁矿、赤铁矿和菱铁矿。
[0003] 其中的褐铁矿是含
水氧化铁矿石，是由其它铁矿石
风化后生成的，在自然界中分布得最广泛，其化学式为nFe2O3mH2O(n＝1～3、m＝1～4)。褐铁矿实际上是由针铁矿(Fe2O3H2O)、水针铁矿(2Fe2O3H2O)和含不同结晶水的氧化铁以及泥质物质的混合物所组成的。褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3H2O形式存在的，含水30％以上，一般呈各种
色调的褐色，
块状、疏松多孔状或粉末状，无磁性。
[0004] 其中的赤铁矿的化学成分为Fe2O3，晶体属三方晶系的氧化物矿物。结晶很好的赤铁矿变种都是黑色的，含水在10％以下，但矿物粉末的
颜色都是红色的，红色是绝大多数没有结晶形态的土状赤铁矿的颜色，无磁性。
[0005] 其中的菱铁矿是含有
碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，含有相当多数量的
钙盐和镁盐，呈现青灰色，含水在10％以下，无磁性。
[0006] 自然界存在的氧化铁矿石从磁性
角度分磁性和非磁性两大类，现代
钢铁
冶金主要原料为各种氧化铁矿石精选出的铁精粉，铁精粉中含铁量越高越利于后期的
高炉冶炼，高炉需要的铁精粉含铁量需要达到60％以上。而铁矿石的生产和加工主要有
破碎、
粉碎、球磨、
磁选、干燥获得铁精粉。这样的工艺流程对磁性铁矿石的选矿非常方便，只要是磁铁矿，10％以下含量都可以磁选达到60％以上含铁量；而非磁性铁矿却无法达到60％的含铁量，在获取了大量的磁性铁矿后，大量含铁的非磁性铁矿石及磁选后的
尾矿沙含有较高的非磁性铁或弱磁性铁却因磁选矿技术的难度而未能全面得到开采和利用，这些含天然褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿的矿石和非磁性铁尾矿未能得到充分开采和利用。在我国这样的非磁性铁矿石储量有上百亿吨，在铁矿石资源日趋紧张的今天，寻找有一种更简便、有效的方法能将天然褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿转化为磁铁矿的方法，将可以实现非磁性铁矿石资源的充分利用。
[0007] 最近几年，有采用燃
煤、煤气或
天然气火
力焙烧工艺将褐铁矿、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿还原成磁铁矿(Fe3O4)的方法；以及采用
微波高温1000℃处理赤铁矿的方法。前者的炉窑焙烧还原主要适用高品位的铁矿还原，对中低品味的矿石难度较大；其次，加热焙烧
温度也较高；其三，加工点需要燃煤或其它燃气资源；这些因素限制了该技术在非磁性铁矿石的应用。后者的方法，微波还原赤铁矿的温度在1000℃以上，实际应用中赤铁矿转换成磁铁矿的成本太高，这一能耗已接近直接炼铁的成本，故无推广价值。
发明内容
[0008] 本发明的目的就是要解决将天然褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿及铁矿石磁选后尾矿等含非磁性铁转化为磁性铁的技术问题，并且能耗低、成本低，可以实现非磁性铁矿石资源的充分利用。
[0009] 本发明所要解决的技术问题可通过如下技术方案得以实现：
[0010] 一种将天然非磁性铁矿转化为磁铁矿的方法，
[0011] 如果是天然非磁性铁矿，则包括如下工序(1)至(8)；
[0012] 如果是非磁性尾矿原料，则包括如下工序(3)至(8)；
[0013] 具体工序为：
[0014] (1)破碎和粉碎工序，先粗粉粹，再进一步细粉粹，初粉碎的操作条件为鄂式
破碎机将大块原矿打成小块料，处理3-20分钟；
[0015] (2)筛选工序，根据粒径的大小进行筛选；
[0016] (3)配料工序，先测定矿石中单质铁TFe含量，和
煤粉或焦丁中碳含量，然后按单质铁
质量∶碳质量＝100∶12～15比例配；该配料工序中一般采用褐铁矿与粉碎的煤粉或焦丁按重量比5-10％配比，赤铁矿与粉碎的煤粉或焦丁按重量比10-15％配比，将配料后的混合料充分搅拌均匀；
[0017] (4)微波焙烧处理工序，采用工业微波焙烧设备加热焙烧处理上述铁矿石混合料；
[0018] (5)保温工序，微波加热设备焙烧铁矿石混合料到还原反应温度段后，将装有铁矿石混合料的容器放进保温设备，在保温设备中铁矿石混合料进行还原反应；
[0019] (6)冷却工序，微波加热设备焙烧和促进还原反应处理后，将铁矿粉冷却降温到常温，该冷却与进入微波焙烧前的混合铁矿石进行冷热交换，然后进行自然降温；
[0020] (7)磨粹工序，在
球磨机设备中进行
研磨，该
磨碎工序将研磨出料口设置为0.1mm-800目之间；
[0021] (8)磁分离工序，通过磁分离机对磁性铁矿石进行两次磁分离，并将磁分离获得的产物晾干，即可获得磁性铁矿石。
[0022] 本发明中，在粉粹工序(1)中，大块料被破击，小块料自动从破碎机下料口流出，小块料进入第二级细粉粹的操作条件为鄂式破碎机或矿石打沙机处理，处理时间约为3-10分钟。
[0023] 本发明中，筛选工序(2)在震动筛设备进行，将粒径大于2mm的颗粒返回粉粹工序(1)，将粒径小于或等于2mm的颗粒转移到下一工序。
[0024] 本发明中，微波加
热处理温度为250-600℃，微波
频率为2450MHz或915MHz，其中盛放铁矿石混合料的容器为耐高温600℃的容器所制成。
[0025] 本发明中，在微波焙烧处理工序(4)中，铁矿石混合料在该容器所发生的物理和化学反应有如下三种：
[0026] 褐铁矿：
[0027] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0028] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份和结晶水份，
[0029] nFe2O3mH2O→→→→nFe2O3+mH2O↑；
[0030] 2)化学反应：250～400℃环境下：
[0031] (1)3Fe2O3+3C+O2→→→→2Fe3O4+3CO↑；
[0032] 赤铁矿：
[0033] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0034] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份，
[0035] 2)化学反应：250～400℃环境下：
[0036] (1)3Fe2O3+3C+O2→→→→2Fe3O4+3CO↑；
[0037] 菱铁矿：
[0038] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0039] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份，
[0040] 2)化学反应：250～600℃环境下：
[0041] (1)6FeCO3+O2→→→→2Fe3O4+6CO2↑；
[0042] 上述公式中：
[0043] nFe2O3mH2O：褐铁矿，
[0044] nFe2O3：赤铁矿，
[0045] Fe2O3：三氧化二铁，
[0046] Fe3O4：四氧化三铁，
[0047] FeCO3：碳酸铁、菱铁矿，
[0048] C：碳，
[0050] CO2：二氧化碳，
[0051] O2：氧气，
[0052] TFe：单质铁。
[0053] 本发明中，在微波焙烧处理工序(4)中，该容器采用刚玉材料、碳化
硅或
石英材料，外形为方形、矩形或圆形，有盖，敞开式，能够通气。
[0054] 本发明中，该设备是微波、电加热、非电加热混合加热模式或单一模式，其
环境温度控制在250～600℃，反应时间保持在3-10分钟。
[0055] 本发明中，在磁分离工序(8)中，
[0056] 首先对颗粒进行低梯度弱磁分离，其电
磁场设置为500-800高斯；将分离出的颗粒转移到下一工序，将磁分离获得的产物晾干，就获得了磁性铁矿石；
[0057] 对未分离出的颗粒进行高梯度强磁分离，其磁场设置为1200-1500高斯，将分离出的颗粒转移到下一工序，即将磁分离获得的产物晾干，就获得了磁性铁矿石，将未分离出的颗粒进行剔除作为废弃物。
[0058] 本发明的方法与
现有技术相比，具有生产工艺完整，机械化程度高，生产加工周期缩短，提高了生产加工速度和产品质量，可实现连续性生产，尤其是通过微波加热处理，将非磁性铁转
化成了磁性铁，大大提高了天然非磁性铁矿的利用率，实现了自然资源的充分利用。
附图说明
[0059] 以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明：
[0060] 图1为本发明将天然非磁性铁矿转化为磁铁矿粉的方法的工艺
流程图。
具体实施方式
[0061] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0062] 在本发明的优选
实施例中，将天然褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、磁选后尾矿等天然非磁性铁矿转化为磁铁矿的方法，包括如下工序：
[0063] (1)破碎和粉碎工序；
[0064] (2)筛选工序；如果是非磁性尾矿原料，则工序(1)，(2)可以省略；
[0065] (3)配料工序；
[0066] (4)微波焙烧处理工序；
[0067] (5)保温工序；
[0068] (6)冷却工序；
[0069] (7)磨粹工序；
[0070] (8)磁分离工序。
[0071] 其中粉粹工序为先粗粉粹，再进一步细粉粹，初粉碎的操作条件为鄂式破碎机将大块原矿打成小块料，一般处理3-10分钟，其中，大块料不停地被破击，小块料自动从破碎机下料口流出，此类设备在冶金矿山机械中是一种比较普遍使用的破碎设备。小块料进入第二级细粉粹的操作条件为鄂式破碎机或矿石打沙机处理，处理时间约为3-10分钟；
[0072] 其中筛选工序采用震动筛设备(设备中过滤筛的目数为2mm)进行，将粒径超过2mm的颗粒返回(1)的粉粹工序，将粒径不超过2mm的颗粒转移到下一工序；
[0073] 其中配料工序为：先测定矿石中单质铁TFe含量，和煤粉或焦丁中碳含量，然后按单质铁质量∶碳质量＝100∶12～15比例配；该配料工序中一般采用
[0074] 1、褐铁矿与粉碎的煤粉或焦丁按重量比5-10％左右配比；
[0075] 2、赤铁矿与粉碎的煤粉或焦丁按重量比10-15％左右配比；
[0076] 3、菱铁矿可以不需要与煤粉或焦丁配比；
[0077] 将配料后的混合料充分搅拌均匀。
[0078] 其中微波处理工序为采用工业微波焙烧设备加热焙烧处理上述铁矿石混合料，微波加热处理温度达到250-600℃，微波频率可以任选2450MHz或915MHz；其中盛放铁矿石混合料的容器为耐高温600℃的容器所制成，可以采用刚玉材料、碳化硅或石英材料，外形可以方形、矩形或圆形多种，有通气盖；所发生的物理和化学反应有如下三种：
[0079] 1、褐铁矿：
[0080] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0081] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份和结晶水份，
[0082] nFe2O3mH2O→→→→→nFe2O3+mH2O↑
[0083] 2)化学反应：250～400℃环境下
[0084] (1)3Fe2O3+3C+O2→→→→2Fe3O4+3CO↑
[0085] 2、赤铁矿
[0086] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0087] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份，
[0088] 2)化学反应：250～400℃环境下
[0089] (1)3Fe2O3+3C+O→→→→2Fe3O4+3CO↑
[0090] 3、菱铁矿
[0091] 1)物理反应：(1)物料升温，
[0092] (2)常温--200℃环境下，脱出游离水份，
[0093] 2)化学反应：250～600℃环境下
[0094] (1)6FeCO3+O2→→→→2Fe3O4+6CO2↑
[0095] 公式中：
[0096] nFe2O3mH2O：褐铁矿
[0097] nFe2O3：赤铁矿，
[0098] Fe2O3：三氧化二铁，
[0099] Fe3O4：四氧化三铁，
[0100] FeCO3：碳酸铁(菱铁矿)，
[0101] C：碳，
[0102] CO：一氧化碳，
[0103] CO2：二氧化碳
[0104] O2：氧气。
[0105] 其中的保温工序为微波加热设备焙烧铁矿石混合料到还原反应温度段后，装有铁矿石混合料的容器进入的保温设备。在保温设备中铁矿石混合料进行还原反应，环境
温度控制在250～600℃，该设备可以是微波、电加热混合加热模式或单一模式，也可以是其它非电加热保温模式，反应时间(铁矿石混合料行进过程)保持3-10分钟左右；
[0106] 其中的冷却工序为微波加热设备焙烧和促进还原反应处理后，将铁矿粉冷却降温到常温，该冷却与进入微波焙烧前混合铁矿石进行冷热交换，然后进行自然降温，不进行加水冷却；
[0107] 其中磨碎工序为在球磨机设备中进行研磨，球磨机是铁矿石加工中最常规的设备，一般可以研磨达到800目，研磨出料口可以调节，本工序将研磨出料口设置为0.1mm-800目之间。
[0108] 其中磁分离工序为首先对颗粒进行低梯度弱磁分离(
电磁场设置为500-800高斯)，将分离出的颗粒转移到下一工序；对未分离出的颗粒进行高梯度强磁分离(磁场设置为1200-1500高斯)，将分离出的颗粒转移到下一工序，即将磁分离获得的产物晾干；将未分离出的颗粒进行剔除作为废弃物。
[0109] 通过上述工艺流程，将磁分离获得的产物晾干，就获得了磁性铁矿石，该铁矿石粉就是由非磁性铁矿转换而来。
[0110] 由此可知，本发明具有生产工艺完整，机械化程度高，生产加工周期缩短，提高了生产加工速度和非磁铁矿粉产品转化率高，可实现连续性生产，该装置同时具有节能、高效的特点，能提高产品质量和产量的
稳定性。
[0111] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中仅用于说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于本发明范围。本发明要求保护的范围由附录的利要求书及其等同物界定。
