發(fā)布時(shí)間：2020-03-23 22:53

【摘要】：我國(guó)鐵礦石資源豐富,但是貧礦多、開(kāi)采利用難、需求量大等因素導(dǎo)致鐵礦石資源供不應(yīng)求。與此同時(shí),國(guó)際上鐵礦石價(jià)格飛漲,進(jìn)口鐵礦石會(huì)使我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受制于人�；谶@些因素,我國(guó)急于改善目前這種不利現(xiàn)狀。本文以產(chǎn)自于鄂西的高磷鮞狀赤鐵礦為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)高磷鮞狀赤鐵礦的礦石礦物組成十分復(fù)雜,礦相之間相互膠黏,礦物粒度極細(xì),加上它特殊的鮞狀結(jié)構(gòu),難以采用一般選礦工藝進(jìn)行處理,是一種復(fù)雜難選礦。深度還原-磁選在目前被認(rèn)為是一種行之有效的處理鮞狀赤鐵礦方法。本文擬采用深度還原法,研究微波加熱深度還原鮞狀赤鐵礦的條件優(yōu)化試驗(yàn),探索鮞狀赤鐵礦還原動(dòng)力學(xué)反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理,為鮞狀赤鐵礦的開(kāi)發(fā)利用與工藝優(yōu)化提供了理論支持。以焦炭為還原劑,采用微波加熱還原法,該礦石在配碳量C/O為1.5,堿度為0.8,還原溫度1250℃的條件下保溫10 min時(shí),可獲得金屬化率92%以上的還原物料,經(jīng)細(xì)磨至-0.074mm粒級(jí)占90%后,再通過(guò)1次磁場(chǎng)強(qiáng)度60 mT弱磁磁選,可獲得鐵品位和鐵回收率均高于90%的還原鐵粉,實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出的這種鐵粉滿足高爐原料的要求。在以上基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加熱溫度在適當(dāng)?shù)膮^(qū)間內(nèi)都可以達(dá)到很好的提鐵效果。當(dāng)溫度大于1150℃時(shí),金屬化率就可以達(dá)到80%以上。雖然1250℃時(shí)金屬化率可以達(dá)到90%,但是這種情況下由于微波加熱的高效性,礦石已經(jīng)出現(xiàn)部分熔融現(xiàn)象。同時(shí),高溫下磷難以脫除反而容易與金屬鐵反應(yīng)生成化合物,降低了后續(xù)產(chǎn)品的力學(xué)性能。當(dāng)保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),還原出的鐵容易與脈石礦物中的硅酸鹽結(jié)合形成硅酸鐵,這與實(shí)驗(yàn)的目的相悖。當(dāng)CaO添加量過(guò)多、導(dǎo)致堿度過(guò)大時(shí),還原反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)渣量過(guò)多,阻礙了鐵氧化物與還原劑直接接觸發(fā)生反應(yīng)。C與鐵氧化物等比例還原添加還原劑,若增加還原劑,能有效影響反應(yīng)的化學(xué)平衡,使反應(yīng)正向移動(dòng),促進(jìn)還原反應(yīng)進(jìn)行。但是,當(dāng)還原劑增加量過(guò)量時(shí),過(guò)量的碳粉阻礙了鐵氧化物與還原劑直接接觸發(fā)生反應(yīng),從而使金屬化率反而降低。還原動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)采用熱重法研究了1173 K~1473 K下鮞狀赤鐵礦的還原動(dòng)力學(xué)機(jī)理,研究了溫度對(duì)還原度和還原速率的影響,采用不同固相反應(yīng)機(jī)理函數(shù)對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行擬合,分析了還原不同階段反應(yīng)限制性環(huán)節(jié),并對(duì)還原樣品進(jìn)行了XRD、SEM和EDX表征分析。研究結(jié)果表明,隨著溫度增加,還原度和還原反應(yīng)速率增加,隨著還原度增加,還原反應(yīng)速率先增加后降低。其中,以石墨為還原劑時(shí)在1173 K~1373 K和1373 K~1473 K兩個(gè)溫度段下,反應(yīng)過(guò)程分別符合界面化學(xué)反應(yīng)1-(1-α)~(1/3)和楊德模型[1-(1-α)~(1/3)]~2,對(duì)應(yīng)的表觀活化能分別為60.66 kJ/mol和301.66 kJ/mol;以木炭為還原劑時(shí)在1173 K~1373 K和1373 K~1473 K兩個(gè)溫度段下,反應(yīng)過(guò)程分別符合界面化學(xué)反應(yīng)1-(1-α)~(1/3)和楊德模型[(1-α)~(1/3)-1]~2,對(duì)應(yīng)的表觀活化能分別為70.02 kJ/mol,215.36 kJ/mol,反應(yīng)的限制環(huán)節(jié)分為界面化學(xué)反應(yīng)和固態(tài)擴(kuò)散;還原樣品的物相組成分析和微觀形貌分析結(jié)果與前述反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理分析結(jié)果相符合。
【圖文】：

圖 1-1 2004-2016 年我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量Fig 1-1 China's iron ore imports from 2004 to 2016鐵礦資源概況礦在我國(guó)分布情況石，在國(guó)際上又名“Clinton-type”鐵礦石和“Minette-type”鐵礦石[時(shí)，又將其稱之為“寧鄉(xiāng)式”和“宣龍式”鐵礦石。這種鐵礦石結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，并且這種結(jié)構(gòu)的體積百分含量遠(yuǎn)大于 5%、整個(gè)礦石中的鐵元素的沉積巖型鐵礦石。鮞粒結(jié)構(gòu)是指是球形或橢球形顆粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)，具有相同形狀的同心紋層。其主要鐵礦物組成是含鐵礦物，主要有赤和針鐵礦。原礦相較于其他鐵礦的鐵品位是偏低的，其中還包括了一英、大理石、綠泥石、白云石、粘土礦物及少量的磷灰石等[4]�！滨b狀赤鐵礦是一種特殊的復(fù)雜難選礦，早在 1923 年的江西萍鄉(xiāng)，由科研組就在一次野外勘察中偶然發(fā)現(xiàn)。由此之后，相關(guān)的地質(zhì)工作者

圖 1-2 “寧鄉(xiāng)式”鮞狀赤鐵礦分布圖Fig 1-2 "Ningxiang type" oolitic hematite distribution map區(qū)；②湘-贛成礦區(qū)；③甘南-川北成礦區(qū)；④川中成礦區(qū)；⑤桂東成礦區(qū)；⑦滇東成礦區(qū)；⑧黔南成礦區(qū)）發(fā)利用難點(diǎn)礦是一種復(fù)雜難選礦，由于其獨(dú)特的鮞狀結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是鮞狀赤鐵礦是極難選冶的一種礦石，從成分上來(lái)講主要是含有大量的磷和鋁，是高磷低硫酸性鐵礦石[6]。其中含磷，還有少部分則以藍(lán)鐵礦的形式存在。有用的金屬礦物分然而礦石中的赤鐵礦之所以難以冶煉出來(lái)，是由于和石英態(tài)，并且在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的層疊層之間混有膠磷礦，形成不規(guī)般的鐵礦石冶煉過(guò)程中，鐵礦石中的鮞粒結(jié)構(gòu)難以破壞，后會(huì)將磷元素帶入生鐵中，高磷含量的生鐵在后續(xù)的機(jī)械能的低劣性，，容易發(fā)生冷脆現(xiàn)象。因此，如何在鐵礦石冶礦得以工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD951

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葛慶仁;康仕芳;周蒙;;AUC分解及還原動(dòng)力學(xué)[J];核科學(xué)與工程;1987年Z1期

2 王文祥,徐杰,馬福勤;氧化鐵(Ⅲ)還原動(dòng)力學(xué)研究[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);1988年03期

3 王同生,方治文,王德義,孟慶英;光化學(xué)法控制Np價(jià)態(tài)的研究——Ⅰ.Np(Ⅵ)的光化還原動(dòng)力學(xué)[J];核化學(xué)與放射化學(xué);1989年02期

4 夏云生;郭玉雙;;催化劑的還原動(dòng)力學(xué)表征[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年03期

5 蘭堯中,劉純鵬;鈦磁鐵礦還原動(dòng)力學(xué)[J];有色金屬;1992年02期

6 劉^

本文編號(hào)：2597386