【摘要】：我國高磷鮞狀赤鐵礦儲量達37.2億噸,但因多種礦物緊密共生,嵌布粒度極細,選礦脫磷尤為困難,至今尚未被開發(fā)利用,而碳化鐵可作為優(yōu)質(zhì)的廢鋼代用品,以其特有的物理、化學性質(zhì)以及生產(chǎn)條件而受到廣泛的關(guān)注。本論文以高磷鮞狀赤鐵礦粉為原料,在873 K~1073 K采用氣基(H_2/CH4)還原-碳化制備碳化鐵,研究了溫度及礦粉粒度對碳化鐵生成的影響并建立了動力學模型。在最佳溫度和礦粉粒度下利用高磷鮞狀赤鐵礦粉批量制備了碳化鐵,對碳化鐵產(chǎn)物進行球磨磁選,研究球磨時間和球料比對碳化鐵產(chǎn)物Fe-P分離的影響,實驗結(jié)論如下:(1)采用Ca3(PO4)2-SiO2和Ca3(PO4)2-SiO2-Al2O3體系進行熱力學計算,以含磷氣相相對分壓(P/0)達到0.001為例計算反應平衡得出:H_2/CH4還原磷灰石時,磷灰石中的磷被還原揮發(fā)的主要形式為P2,反應開始溫度高于1599 K,生成物可能是CaSiO3或者是Ca Al2Si2O8。(2)高磷鮞狀赤鐵礦的赤鐵礦大多呈鮞粒狀分布,石英結(jié)晶顆粒較粗大,與赤鐵礦邊界清楚;磷灰石主要以鮞環(huán)的形式成同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)存在,嵌布粒度極細;綠泥石主要充填于赤鐵礦微晶間,與赤鐵礦的礦物結(jié)合方式較為復雜。(3)溫度在923 K~1073 K時,先利用H_2還原后利用CH4碳化高磷鮞狀赤鐵礦,可以成功制備出碳化鐵,碳化鐵的平均粒徑在2.5μm左右;溫度低于923 K時,高磷鮞狀赤鐵礦可以被還原,但不能被碳化。(4)利用高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵時,溫度越高,還原越快;在碳化階段,碳化速度隨著溫度的升高也有明顯的增加。但當溫度在1023 K以上時,還原速率和碳化速率隨溫度升高均未發(fā)生明顯變化。綜合考慮,高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵的最佳溫度為1023 K。溫度對反應速率的影響要大于礦粉粒度。(5)973 K~1023 K,高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵的最佳粒度為120~160目。礦粉粒度在120~160目礦粉的反應活化能最低,還原反應活化能為44.95 kJ?mol-1。(6)球料比15:1,隨著球磨時間從2h增加至6h,混合物的粒徑從6.48μm下降至5.23μm,球磨時間越長,平均粒徑越小;球磨時間6h,隨著球料比從10:1增加至20:1,混合物的粒徑從6.01μm下降至4.40μm,球料比越大,平均粒徑越小。碳化產(chǎn)物球磨磁選時,球磨時間為6h,球料比15:1的脫磷率最高,最高脫磷率為81.33%,此時碳化鐵收得率只有19.33%。綜合考慮,球磨磁選并不是一種很好的方法,通過單純的物理分離方式很難達到很好的Fe-P分離效果。
【圖文】：

礦物礦物為中心，，形成同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)，相互之間嵌布結(jié)構(gòu)復雜，而且嵌布粒度細；鮞粒之間零星分布著一些含鐵金屬礦物和脈石礦物。如圖 1.1，通過光學顯鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)該鐵礦石呈鮞狀結(jié)構(gòu)，細微散布的赤鐵礦被鎖定在鮞狀顆粒核心和中間環(huán)[16]。

礦粒度為-200 目占 73%時采用浮硫-弱磁磁選-兩次強磁磁中磷的含量由 0.40%降低到 0.25%，鐵回收率達到 95%，取其工藝過程如圖 1.2 所示[20]。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF04

【參考文獻】

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本文編號：2646793