探索鈮精礦選擇性還原可行性,研究溫度對(duì)鈮精礦配碳球團(tuán)鐵和鈮選擇性還原的影響,以及含鐵物相和含鈮物相在還原過(guò)程中的賦存狀態(tài)。結(jié)果表明,隨著鈮精礦還原溫度的提高,鐵礦物的還原金屬化率也隨之提高,當(dāng)反應(yīng)溫度為1 050℃時(shí),可有效將鈮精礦中赤鐵礦還原為金屬鐵,但還原產(chǎn)物中尚存一定量鐵橄欖石,造成還原金屬化率僅76.16%。鈮精礦配碳球團(tuán)內(nèi)部還原氣氛CO含量處于72.4%附近,遠(yuǎn)未達(dá)到碳?xì)饣碚撈胶鈺r(shí)的99%。還原過(guò)程中鈮礦物仍為含氧物態(tài),有利于后續(xù)鈮鐵分離,可實(shí)現(xiàn)鈮精礦中鐵和鈮選擇性還原的工藝期望。 

【文章來(lái)源】：稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2020,48(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

鈮精礦XRD圖譜及SEM/EDS圖譜

根據(jù)前人對(duì)含鐵礦物和微量組分相似原料的還原研究成果,以及課題組先期的探索性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,鈮精礦的還原溫度不應(yīng)當(dāng)高于1 050 ℃,且還原時(shí)間為6 500 s時(shí)還原達(dá)到平臺(tái)期。因此,實(shí)驗(yàn)中將配碳球團(tuán)放入900、950、1 000、1 050 ℃氬氣氣氛爐內(nèi)還原,6 500 s后迅速取出用氬氣吹冷至室溫,取樣分析計(jì)算金屬化率,結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2中可以看出,在不同溫度下進(jìn)行碳熱還原后,鈮精礦的金屬化率隨著溫度的升高而明顯增加,在1 050 ℃下金屬化率僅為76.16%,這與張波[1]和杜亞星等[7]研究的溫度對(duì)含鈮鐵精礦配碳還原的影響趨勢(shì)是一致的。鐵精礦球團(tuán)的金屬化率一般在90%以上[7],對(duì)比可見(jiàn)本實(shí)驗(yàn)中的鈮精礦還原性很差。此外,杜亞星等[7]的研究結(jié)果顯示鈮精礦的最高金屬化率出現(xiàn)在1 100 ℃,與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果不一致,這可能是由于實(shí)驗(yàn)原料存在差異。

從圖4中可以看出,在低溫下還原的金屬鐵主要彌散分布于礦粒邊緣,隨著溫度的升高,礦粒中的金屬鐵逐漸增多,說(shuō)明這是氣相CO從礦粒外部逐漸向內(nèi)還原的過(guò)程,而碳與礦粒間反應(yīng)僅僅起到啟動(dòng)還原反應(yīng)的作用[7,14]。此外,從圖4中還可看出,1 050 ℃還原產(chǎn)物中存在磁鐵礦,這主要是因?yàn)殍F氧化物是被CO分級(jí)還原的,當(dāng)冷卻速度較慢時(shí),還原產(chǎn)物中殘留的FeOx會(huì)分解為Fe3O4和Fe。同時(shí),還原產(chǎn)物中還存在Fe2SiO4(鐵橄欖石),根據(jù)熱力學(xué)分析結(jié)果,CO還原FeOx和Fe2SiO4所需的最低CO含量是不同的,即CO含量分別是72.4%和87.5%,如圖5所示。1 050 ℃還原產(chǎn)物中同時(shí)存在Fe和FeOx,分析認(rèn)為球團(tuán)內(nèi)的CO含量應(yīng)該在72.4%附近,不會(huì)達(dá)到87.5%,這與儲(chǔ)滿生等[18]的研究結(jié)果——含碳球團(tuán)還原尾氣中CO的比例約為2/3是基本一致的。因此,后續(xù)研究可通過(guò)增加配碳量增強(qiáng)還原氣氛。圖4 不同還原溫度下鈮精礦還原產(chǎn)物的SEM/EDS圖譜

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3331475