攀枝花鈦鐵礦精礦富集于釩鈦磁鐵礦中,經(jīng)釩鈦磁鐵礦首次選礦后的尾礦中二次選礦獲得,鈣鎂等雜質(zhì)元素含量高,需要進(jìn)一步的富集。電爐法制備鈦渣已成為主要的工業(yè)生產(chǎn)工藝,然而電爐工藝中,非鐵雜質(zhì)不能有效地去除,這會(huì)對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生影響。因此,如何去除鈦精礦中的鈣鎂等雜質(zhì)成為關(guān)鍵的問題。真空處理鈦精礦能有效地去除鈣鎂等雜質(zhì)且獲得高品位鈦渣,本文主要針對(duì)真空碳熱還原鈦精礦過程中的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,獲得以下主要結(jié)論:還原溫度的升高和保溫時(shí)間的延長,均有利于鈦精礦的還原以及金屬相的形核長大,但還原溫度的影響要遠(yuǎn)高于保溫時(shí)間的影響。鈦鐵氧化物的主要還原歷程:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3,在1400℃時(shí),進(jìn)入揮發(fā)階段。還原過程中,有固溶體出現(xiàn)從而降低鐵的還原效果,鈦的氧化物從高價(jià)態(tài)被還原成低價(jià)態(tài)并逐漸富集。非等溫動(dòng)力學(xué)研究表明:升溫過程鈦精礦中鐵的還原屬于三維擴(kuò)散的Z-L-T模型控制,鈦精礦整體還原屬于三維擴(kuò)散的anti-Jander模型控制,還原過程的表觀活化能分別為587.4±2.98 kJ/mol和233.16±8.40kJ/mol;高溫過程中Fe、Mg和Si的揮發(fā)過程分別符合三維擴(kuò)散的Jander方程、三維擴(kuò)散的G-B方程和二維擴(kuò)散的Valensi方程,揮發(fā)過程的表觀活化能分別為1043.02±12.29,253.15±7.63和314.46±6.04 kJ/mol。等溫動(dòng)力學(xué)研究表明:在1100-1250℃保溫0-30min和1100-1200℃保溫30-90min時(shí),鈦精礦中鐵的還原分別受界面化學(xué)反應(yīng)控制和內(nèi)擴(kuò)散控制,還原過程的表觀活化能分別為207.92 kJ/mol和521.47 kJ/mol;鈦精礦整體還原分別受外擴(kuò)散控制和碳?xì)饣磻?yīng)控制,還原過程的表觀活化能為314.57 kJ/mol和162.10 kJ/mol。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TF823
【部分圖文】：

及多種金屬共生礦床，其釩鈦資源在國內(nèi)外占有重要地位，現(xiàn)已探明的釩鈦磁鐵礦遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過 100 億噸，保有儲(chǔ)量為 67.3 億噸（工業(yè)儲(chǔ)量 25.8 億噸），其中含鈦（TiO2）5.93 億噸，約占全國鈦儲(chǔ)量的 90.5 %[6]。隨著科技進(jìn)步，釩鈦磁鐵礦的綜合開發(fā)利用日益受到重視和發(fā)展。由于攀西地區(qū)含鈦資源屬于多金屬共生礦，需要經(jīng)過選礦富集處理才能得以運(yùn)用，攀枝花釩鈦磁鐵礦利用流程如圖 1.1 所示。一次選礦后的鐵精礦通過高爐和轉(zhuǎn)爐提釩工藝可實(shí)現(xiàn)鐵和釩的利用，但無法實(shí)現(xiàn)鈦的利用，鈦?zhàn)罱K進(jìn)入渣相。目前這種含鈦高爐渣基本無法利用而堆砌如山，既浪費(fèi)資源，又造成環(huán)境嚴(yán)重污染。一次選礦的尾礦經(jīng)過二次選礦選出的粒狀鈦鐵礦，即鈦精礦，可供利用，但該鈦精礦的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)致密，固溶了較多的氧化鎂，因此選出的鈦精礦品位較低，TiO2含量 46 %-47 %，非鐵雜質(zhì)含量高達(dá) 11 %-14 %，特別是 MgO 和 CaO 的含量高達(dá) 6 %-8 %，給冶練提取帶來一定困難[1]，若采用常規(guī)的硫酸法工藝將消耗更多的酸，帶來較高的成本和環(huán)境污染問題。

高爐煙塵提取鉛鋅等等，也很有應(yīng)用前景的[49]。真空冶金的理究也得到發(fā)展，金屬及合金在真空中的揮發(fā)性、粗金屬和合金性、過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律、基本熱力學(xué)數(shù)據(jù)的研究等等已到充實(shí)。真空冶金的歷史很短，還不到一個(gè)世紀(jì)，許多問題還未研究，種不同性質(zhì)的物料的真空設(shè)備，及其品種、數(shù)量和基本理論都研發(fā)展，創(chuàng)造出更多的設(shè)備以滿則生產(chǎn)的需要[49]�？找苯鸬膬�(yōu)點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展、理論研究的深入，為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)起到了奠基和領(lǐng)域中應(yīng)用真空技術(shù)，也成為自然而然的發(fā)展結(jié)果，解決了很的問題。從理論計(jì)算方面來說，運(yùn)用 FactSage7.2 軟件計(jì)算了的蒸汽壓與沸點(diǎn)之間的關(guān)系如圖 1.2 所示。

圖 2.1.鈦精礦的 X 射線衍射圖Fig. 2.1.XRD diagram of ilmenite concentrate圖 2.2 鈦精礦中 Fe3O4的透射電鏡分析Fig. 2.2 TEM analysis of Fe3O4in ilmenite concentrate驗(yàn)設(shè)備所用主要設(shè)備如表 2.3 所示。真空碳熱還原的主要設(shè)備為重慶
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本文編號(hào)：2850004