【摘要】：沉積型鐵礦是我國(guó)重要的鐵礦資源,沉積型鐵礦床儲(chǔ)量占全國(guó)儲(chǔ)量的8.7%,具有礦層分布面積廣,厚度薄的特點(diǎn),礦石多為赤鐵礦、菱鐵礦、分選難度大。綦江鐵礦石屬于典型的沉積型難選鐵礦石,采用傳統(tǒng)的選礦工藝無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的開發(fā)利用。本課題以純礦物和綦江鐵礦石為原料,主要研究磁化焙燒過程的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理。綦江鐵礦石靜態(tài)磁化焙燒試驗(yàn)研究結(jié)果表明:在焙燒溫度650℃焙燒時(shí)間120min和焙燒溫度800℃焙燒時(shí)間20min都能獲得較好的指標(biāo)。焙燒溫度和焙燒時(shí)間一定時(shí),隨著配碳量的增加,焙燒產(chǎn)品的品位先增大后減小,回收率一直降低,產(chǎn)生了大量的浮氏體。焙燒后鐵礦物與石英有互相包裹的特征,進(jìn)一步磁選前必須細(xì)磨使其充分解離。經(jīng)過磁選后,有害元素硫絕大部分富集在磁選尾礦中,磁選精礦符合鐵精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求。在此基礎(chǔ)上,利用熱重技術(shù),采用等溫法和非等溫法依次研究了純礦物以及綦江鐵礦石的磁化焙燒過程動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明:純礦物和綦江鐵礦石磁化焙燒過程中反應(yīng)分?jǐn)?shù)均經(jīng)歷了緩慢上升、快速上升和趨于平緩三個(gè)階段,反應(yīng)速率均經(jīng)歷了先逐漸增大到峰值,然后逐漸減小,最后接近于零的過程。純礦物和綦江鐵礦石恒溫磁化焙燒反應(yīng)機(jī)理函數(shù)都為F1,表觀活化能E分別為74.48kJ/mol和152.88kJ/mol,指前因子A分別為27.39min-3和535.18min-1、純礦物和綦江鐵礦石非恒溫磁化焙燒前兩階段機(jī)理函數(shù)均為F3,化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié),最后一階段均為擴(kuò)散控制,純礦物機(jī)理函數(shù)為D1,綦江鐵礦石為D3。研究粒度、配碳量和料層厚度對(duì)焙燒動(dòng)力學(xué)的影響表明:粒度越細(xì),反應(yīng)相同時(shí)間的反應(yīng)分?jǐn)?shù)越大,但反應(yīng)分?jǐn)?shù)間的差距并不大,焙燒前不需要細(xì)磨。配碳降低了綦江鐵礦石磁化焙燒的反應(yīng)分?jǐn)?shù)和反應(yīng)速率,而且還原產(chǎn)品容易出現(xiàn)過還原現(xiàn)象。在一定范圍內(nèi)降低料層厚度有利于綦江鐵礦石磁化焙燒反應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的反應(yīng)速度,縮短反應(yīng)完成所需要的時(shí)間。磁化焙燒過程機(jī)理研究表明:磁化焙燒過程是一個(gè)物相轉(zhuǎn)變和多相反應(yīng)過程。在焙燒過程中,焙燒產(chǎn)品mFe含量越來越大,oFe含量和cFe含量越來越小,在焙燒進(jìn)行充分時(shí)oFe含量幾乎為零,同時(shí)檢測(cè)到隨著焙燒時(shí)間的增長(zhǎng),焙燒產(chǎn)品磁化時(shí)單位質(zhì)量的磁矩越大,說明在焙燒過程中越來越多的菱鐵礦和赤鐵礦轉(zhuǎn)化成了磁鐵礦和磁赤鐵礦。菱鐵礦在轉(zhuǎn)化為磁鐵礦的同時(shí)也產(chǎn)生了 CO氣體,而赤鐵礦磁化焙燒需要還原氣體將其還原為磁鐵礦,所以同時(shí)焙燒菱鐵礦與赤鐵礦是處理低品位菱鐵礦和赤鐵礦的有效方法并且不用加任何還原劑。純礦物與綦江鐵礦石的TG-DSC分析與非恒溫法處理的三段機(jī)理函數(shù)相對(duì)應(yīng),純礦物與綦江鐵礦石出現(xiàn)放熱峰的溫度基本相同,但綦江鐵礦石峰面積比純礦物大,可以看出綦江鐵礦石反應(yīng)比純礦物反應(yīng)的焓變大。由ANSYS模擬可知:加熱過程中鐵礦顆粒外層溫度高于內(nèi)層溫度,從而產(chǎn)生溫度梯度。焙燒開始時(shí),鐵礦顆粒表層膨脹情況大于心部,因此表層產(chǎn)生對(duì)心部的壓應(yīng)力,而心部對(duì)表層產(chǎn)生拉應(yīng)力。隨著焙燒過程的進(jìn)行,表層溫度與環(huán)境溫度達(dá)到一致,心部溫度繼續(xù)升高,此時(shí)近表層的溫度梯度小于心部的溫度梯度,使得心部膨脹加劇,變形傾向大,產(chǎn)生裂紋,利于焙燒產(chǎn)品后續(xù)的磨礦磁選富集。以上研究基本探明了綦江鐵礦石磁化焙燒過程動(dòng)力學(xué)和機(jī)理,為綦江鐵礦石磁化焙燒開發(fā)利用提供了指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD951;TF046.2
【圖文】：

灥尾礦邐強(qiáng)灥礦逡逑圖２．邋３菱鐵礦制備流程圖逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ邋ｏｆ邋ｐｕｒｅ邋ｓｉｄｅｒｉｔｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑２．邋１．１．４焦炭的制備邐＊逡逑焦炭粒度－ｌ0ｍｍ左右，采用對(duì)輥破碎機(jī)破碎至全部通過－0．５ｍｍ篩孔，混勻縮分后，逡逑制備化學(xué)分析樣及磁化焙燒試驗(yàn)用樣等。焦炭制備流程如圖２．４所示。逡逑焦炭逡逑４邐逡逑ｃｐ對(duì)輥破碎機(jī)逡逑ｊ分逡逑混勻宿分逡逑１＇邋ｙ邐ｖ逡逑化邐試驗(yàn)用樣逡逑學(xué)逡逑分逡逑＾邐圖２．邋４焦炭制備流程圖逡逑Ｆｉｇ．２．４邋Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ邋ｏｆ邋ｃｏｋｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑－１５－逡逑

長(zhǎng)錐等晶面花紋。逡逑本礦中赤鐵礦較少，呈兩種形態(tài)。部分赤鐵礦呈鮞狀、團(tuán)粒狀，大小不一，粒間逡逑充填著方解石粒狀集合體。部分呈不規(guī)則狀或細(xì)網(wǎng)脈狀分布于礦石中。如圖２．９所示。逡逑＿逡逑圖２．９綦江礦石中的赤鐵礦逡逑Ｆｉｇ．２．９邋Ｔｈｅ邋ｈｅｍａｔｉｔｅ邋ｉｎ邋Ｑｉｊｉａｎｇ邋ｉｒｏｎ邋ｏｒｅ逡逑經(jīng)探針分析，綦江赤鐵礦中含有少量的Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ雜質(zhì)，結(jié)果如表２．２所示。逡逑－１９－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727849