我國(guó)鋁土礦資源經(jīng)長(zhǎng)期開(kāi)采后高鋁礦石保有儲(chǔ)量迅速下降,鋁土礦資源匱乏問(wèn)題日益突出。石油壓裂支撐劑是石油開(kāi)采壓裂作業(yè)的重要材料,高品質(zhì)的鋁土礦是生產(chǎn)石油壓裂支撐劑的主要原料。雖然我國(guó)高鐵鋁土礦的儲(chǔ)量相對(duì)豐富,但是其鐵氧化物含量超過(guò)15%,致使其應(yīng)用受到很大限制。譬如：由于高鐵鋁土礦含鐵量過(guò)高,所制備的石油壓裂支撐劑的耐腐蝕強(qiáng)度等產(chǎn)品性能受到嚴(yán)重影響,從而制約了高鐵鋁土礦在這一領(lǐng)域的應(yīng)用。研究高鐵鋁土礦的高效除鐵,生產(chǎn)石油壓裂支撐劑實(shí)現(xiàn)資源高值化利用,對(duì)解決鋁土礦資源匱乏問(wèn)題和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究以廣西某高鐵鋁土礦為研究對(duì)象,通過(guò)XRD和化學(xué)分析方法確定其礦物組成。分析得出該鋁礦物主要為一水硬鋁石,鐵礦物的主要存在形式為赤鐵礦和針鐵礦,此外還包括一些方解石、粘土和石英等。鋁土礦中一水硬鋁石與其他組分以伴生方式存在,研究中通過(guò)研磨實(shí)現(xiàn)各礦物組分的解離,然后通過(guò)還原焙燒將鋁土礦中鐵氧化物還原成有磁性的單質(zhì)鐵與Fe304,最后進(jìn)行磁選分離,達(dá)到除鐵的目的。本研究利用鋁土礦的煤基直接還原原理,選用煤粉作為還原劑,研究焙燒溫度、焙燒時(shí)間、還原劑投加量以及添加劑Na2CO3口CaF2對(duì)高鐵鋁土礦鐵氧化物還原的影響,并探討磁場(chǎng)強(qiáng)度和物料粒徑等磁選工藝條件。研究得出還原焙燒的最佳工藝條件：焙燒溫度1150℃,保溫時(shí)間180min,添加劑3%Na2C03+3%CaF2,還原劑投加量25%；磁選的條件為：粒徑為80%過(guò)200目篩,磁場(chǎng)強(qiáng)度150 KA/m。在此最佳條件下,分離所得鋁土礦鋁品位達(dá)65.85%,鐵含量降到4.0%,滿(mǎn)足生產(chǎn)石油壓裂支撐劑的鋁土礦原料的鐵含量要求。最后,高鐵鋁土礦經(jīng)過(guò)還原焙燒-磁選除鐵以后,以其作為原料制備石油壓裂支撐劑,并對(duì)所制備的石油壓裂支撐劑的主要性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。石油壓裂支撐劑的視密度3.41g/cm3,體密度1.76g/cm3,破碎率0.7(52 mPa)、酸溶解度4.2%均滿(mǎn)足《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》(SY/T5108-2006)的指標(biāo)要求。
【學(xué)位單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TD952;TE357.12
【部分圖文】：

圖２－１紹土礦Ｘ射線衍射分析結(jié)果逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｘ－ｒａｙ邋ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂａｕｘｉｔｅ逡逑由圖２－１說(shuō)明，招土礦中招元素主要為一水紹石，鐵元素主要為針鐵礦和赤鐵礦。逡逑由于針鐵礦和赤鐵礦的鐵氧化物磁性較低，無(wú)法通過(guò)直接磁選的方式將高鐵錯(cuò)土礦中逡逑的鐵銀分離。研究中采用還原培燒的方式將鐵氧化物還原成具有較強(qiáng)磁性的Ｆｅ３０４和金逡逑屬鐵，然后通過(guò)磁選將鐵分離。逡逑２．１．２煤粉逡逑本試驗(yàn)還原培燒采用的還原劑選用煤粉。煤粉的工業(yè)分析、反應(yīng)性和煤灰分化學(xué)逡逑成分【６２】見(jiàn)表２－２至表２－４。由表２－２可知，煤粉中的固定碳和揮發(fā)分的含量均較高，硫逡逑含量非常低，灰分含量小于２０％，焦澄特征值為１，灰溶融溫度較高，符合直接還原逡逑用煤的一般要求。試驗(yàn)前需將煤粉研磨過(guò)２００目蹄。逡逑表２－２煤粉工業(yè)分析結(jié)果逡逑Ｔａｂ．邋２－２邋Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ逡逑工業(yè)分析／％邐焦渣特征邐灰培融性／。Ｃ逡逑Ｆｃａｄ邋Ｖｄａｆ邐Ａｄ邋Ｍａｄ邐ＤＴ邐ＳＴ邐ＨＴ邐ＦＴ逡逑４８．５邋４３．０５邋８．４１邋１．

圖３－丨培燒溫度對(duì)鐵鍋分離效果的影響逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｒｏａｓｔｉｎｇ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋Ａｌ－Ｆｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑根據(jù)圖３－１可知，當(dāng)培燒溫度為１０５０邋°Ｃ時(shí)，招土礦紹回收率為８４．５８％，鐵去除逡逑率為３５．０５％。適合的培燒溫度是鐵氧化物還原的前提，若溫度較低，鐵氧化物很難被逡逑還原成金屬鐵；溫度從１０５０邋Ｘ：上升到１１００邋°Ｃ的過(guò)程中，招土礦招回收率和鐵去除率逡逑升高均不明顯；當(dāng)溫度從１１００邋°Ｃ升高到１１５０邋°Ｃ，招土礦招回收率從８５．１７％提高到逡逑８７．８５％，鐵回收率從３９．８１％上升到５４．５２％，效果明顯提高；但從１１５０邋°Ｃ升高到１２００。Ｃ逡逑階段，招土礦紹回收率和鐵去除率均升高趨勢(shì)平緩。逡逑在煤基直接還原中，主要的反應(yīng)為：逡逑ＦｅＯ邋＋邋Ｃ邋—邋Ｆｅ邋＋邋ＣＯ－邋１５２ＫＪ

圖３－２倍燒時(shí)間對(duì)鐵招分離效果的影響逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｒｏａｓｔｉｎｇ邋ｔｉｍｅ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ａｌ－Ｆｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑由圖３－２可以看出，當(dāng)焙燒時(shí)間從６０邋ｍｉｎ延長(zhǎng)到１８０邋ｍｉｎ時(shí)，銷(xiāo)土礦鐵去除率從逡逑４３．５９％提高到了邋５６．７２％，培土礦紹回收率從８２．４９％上升到８６．８８％，磁性物鐵品位從逡逑５３．８７％升高到５９．５４％。由此可見(jiàn)，在培燒時(shí)間６０邋ｍｉｎ－１８０邋ｍｉｎ范圍時(shí)，隨著培燒時(shí)間逡逑的延長(zhǎng)，培燒過(guò)程中鐵氧化物的還原越充分，高鐵鍋土礦的鐵紹分離效果越好。但焙逡逑燒時(shí)間超過(guò)１８０邋ｍｉｎ時(shí)，分離所得磁性物鐵品位略有下降、非磁性物鍋品位提高，這可逡逑能是由于焙燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致過(guò)燒結(jié)【“】，使得過(guò)多的非磁性物質(zhì)在磁選中進(jìn)入磁性物。逡逑２２逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2818784