本文關鍵詞：高鉻型釩鈦磁鐵精礦還原提鐵—濕法治金提取鈦釩鉻新過程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高鉻型釩鈦磁鐵礦是我國重大特色礦產資源,儲量高達35.5億噸,且為鐵、鈦、釩、鉻等多金屬共生,具有很高的綜合利用價值。目前,高爐法和直接還原-電爐熔分法用于冶煉釩鈦磁鐵精礦時,存在資源綜合利用率低、能耗高、環(huán)境污染重等問題。針對這一現(xiàn)狀,本論文提出高鉻型釩鈦磁鐵精礦綜合利用新工藝,該工藝基于選擇性直接還原、磁選分離和鹽酸浸出等技術,為高鉻型釩鈦磁鐵精礦中鐵、鈦、釩、鉻等資源的高效綜合利用提供一條新途徑。論文取得的創(chuàng)新性成果如下：(1)系統(tǒng)研究了釩鈦磁鐵精礦直接還原過程的熱力學,確定了通過選擇性直接還原實現(xiàn)鐵與鈦／釩／鉻分離的可行性。選擇性直接還原過程鐵顆粒長大的研究表明,向還原體系引入含鈉或含硅添加劑,有利于生成少量液相,改善金屬鐵相的擴散,從而促進金屬鐵顆粒長大。(2)采用煤基選擇性直接還原-磁選分離技術實現(xiàn)了高鉻型釩鈦磁鐵精礦中鐵與鈦／釩／鉻的高效分離,并對選擇性還原過程釩、鉻的遷移機理和相間分配規(guī)律進行了深入研究。研究結果表明,通過控制C/Fe摩爾比和還原溫度,可使精礦中的釩和鉻不被還原為碳化物而固溶于奧氏體中,從而控制在還原過程中釩、鉻的走向與鈦一致：在優(yōu)化條件下,鐵精粉中鐵的回收率為88.3%,釩鉻鈦渣中鈦、釩和鉻的回收率分別為94.0%、90.0%和90.4%。(3)系統(tǒng)研究了釩鉻鈦渣鹽酸常壓浸出過程的工藝條件和宏觀動力學。研究結果表明,在優(yōu)化條件下,釩和鉻的浸出率分別為76.5%和83.6%,渣中亞鐵假板鈦礦難以被鹽酸有效分解而影響了釩和鉻的浸出率；釩和鉻在鹽酸中的浸出過程均符合未反應收縮核模型,受固體產物層內擴散控制,其表觀活化能分別為31.6kJ/mol和39.8kJ/mol。(4)采用鹽酸加壓浸出技術實現(xiàn)了釩鉻鈦渣中鈦與釩／鉻的高效分離,并對鹽酸浸出過程鈦和硅的浸出機制進行了深入研究。研究結果表明,鹽酸浸出過程鈦和硅的浸出行為符合先溶解-再沉淀機理,因此,與鹽酸浸出前進行預脫硅相比,鹽酸浸出后進行堿浸處理的脫硅效率大幅提高,在優(yōu)化條件下,釩、鉻和硅的浸出率分別為90.9%、92.3%和94.3%,鈦損低于1.5%,并獲得TiO2含量高于91%的高鈦渣；所得高鈦渣中存在晶粒細化、晶格缺陷和氧非化學計量等,因而能被濃硫酸高效分解,可用作硫酸法鈦白生產原料。
【關鍵詞】：高鉻型釩鈦磁鐵礦 選擇性還原 磁選分離 鹽酸浸出 綜合利用
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(過程工程研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD95
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 前言15-37
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 世界釩鈦磁鐵礦資源分布16-18
• 1.2.1 國外釩鈦磁鐵礦資源分布16-17
• 1.2.2 我國釩鈦磁鐵礦資源分布17-18
• 1.3 釩鈦磁鐵礦分選技術現(xiàn)狀18-20
• 1.3.1 國外釩鈦磁鐵礦分選工藝現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 我國釩鈦磁鐵礦分選工藝現(xiàn)狀19-20
• 1.4 釩鈦磁鐵精礦冶煉現(xiàn)狀20-27
• 1.4.1 高爐法21-22
• 1.4.2 鈉化提釩-預還原-電爐熔分法22-23
• 1.4.3 隧道窯還原-磨選法23-24
• 1.4.4 轉底爐還原-電爐熔分法24-25
• 1.4.5 回轉窯還原-電爐熔分法25-26
• 1.4.6 其他直接還原技術26-27
• 1.5 富鈦料的生產方法27-34
• 1.5.1 電爐熔煉法27-28
• 1.5.2 還原-銹蝕法28-29
• 1.5.3 鹽酸浸出法29-32
• 1.5.3.1 弱還原-鹽酸浸出法29-30
• 1.5.3.2 強氧化-弱還原-鹽酸浸出法30-31
• 1.5.3.3 濃鹽酸浸出法31-32
• 1.5.3.4 其他鹽酸浸出方法32
• 1.5.4 硫酸浸出法32-34
• 1.6 本論文研究思路和研究內容34-37
• 1.6.1 研究思路34-35
• 1.6.2 研究內容35-37
• 2 高鉻型釩鈦磁鐵糟礦直接還原熱力學研究37-51
• 2.1 前言37
• 2.2 熱力學計算原理37-39
• 2.3 高鉻型釩鈦磁鐵精礦直接還原的熱力學研究39-49
• 2.3.1 氧化物的穩(wěn)定性39-41
• 2.3.2 鐵氧化物和鈦氧化物的還原41-44
• 2.3.3 釩氧化物的還原44-46
• 2.3.4 鉻氧化物的還原46-49
• 2.4 本章小結49-51
• 3 選擇性直接還原過程鐵顆粒長大特性研究51-65
• 3.1 前言51
• 3.2 實驗部分51-56
• 3.2.1 實驗原料及儀器51-54
• 3.2.2 實驗方法54
• 3.2.3 分析與表征方法54-56
• 3.2.3.1 分析方法54-55
• 3.2.3.2 表征方法55-56
• 3.3 結果與討論56-63
• 3.3.1 還原產物物相分析56-57
• 3.3.2 反應溫度對金屬鐵顆粒長大的影響57-58
• 3.3.3 煤粉種類對金屬鐵顆粒長大的影響58
• 3.3.4 添加劑對金屬鐵顆粒長大的影響58-60
• 3.3.5 添加劑對金屬鐵顆粒長大的影響機制60-63
• 3.4 本章小結63-65
• 4 選擇性直接還原-磁選分離過程的研究65-87
• 4.1 前言65
• 4.2 實驗部分65-70
• 4.2.1 實驗材料及儀器65-67
• 4.2.2 實驗方法67-68
• 4.2.3 分析與表征方法68-70
• 4.2.3.1 分析方法68-69
• 4.2.3.2 表征方法69-70
• 4.3 結果與討論70-84
• 4.3.1 高鉻型釩鈦磁鐵精礦礦物組成分析70-71
• 4.3.2 C/Fe摩爾比的影響71-74
• 4.3.2.1 C/Fe摩爾比對組分回收率的影響71-72
• 4.3.2.2 C/Fe摩爾比對還原過程物相轉變的影響72-73
• 4.3.2.3 C/Fe摩爾比對釩、鉻還原的影響73-74
• 4.3.3 低C/Fe摩爾比下還原溫度的影響74-77
• 4.3.3.1 溫度對組分回收率的影響74-75
• 4.3.3.2 溫度對還原過程物相轉變的影響75-76
• 4.3.3.3 溫度對釩、鉻還原的影響76-77
• 4.3.4 高C/Fe摩爾比下還原溫度的影響77-80
• 4.3.4.1 溫度對組分回收率的影響77-78
• 4.3.4.2 溫度對還原過程物相轉變的影響78
• 4.3.4.3 溫度對釩、鉻還原的影響78-80
• 4.3.6 還原時間的影響80-81
• 4.3.6.1 時間對組分回收率的影響80
• 4.3.6.2 時間對還原過程物相轉變的影響80-81
• 4.3.7 磁選分離工藝研究81-84
• 4.3.7.1 磨礦細度的影響81-82
• 4.3.7.2 磁場強度的影響82-83
• 4.3.7.3 磁選產品表征83-84
• 4.4 本章小結84-87
• 5 釩鉻鈦渣鹽酸常壓浸出過程的研究87-111
• 5.1 前言87
• 5.2 實驗部分87-89
• 5.2.1 實驗材料及儀器87-88
• 5.2.2 實驗方法88
• 5.2.3 分析與表征方法88-89
• 5.2.3.1 分析方法88-89
• 5.2.3.2 表征方法89
• 5.3 結果與討論89-110
• 5.3.1 釩鉻鈦渣的MLA分析89-93
• 5.3.1.1 礦物組成定量89-90
• 5.3.1.2 主要礦物的單體解離情況90
• 5.3.1.3 主要礦物的粒度分布90-91
• 5.3.1.4 主要礦物的嵌布狀態(tài)91-93
• 5.3.2 鹽酸浸出過程的E-pH圖研究93-100
• 5.3.3 釩鉻鈦渣鹽酸常壓浸出過程研究100-106
• 5.3.3.1 初始鹽酸濃度的影響101-102
• 5.3.3.2 酸渣質量比的影響102-103
• 5.3.3.3 浸出溫度的影響103-104
• 5.3.3.4 浸出時間的影響104-105
• 5.3.3.5 V、Cr浸出率低的原因分析105-106
• 5.3.4 鹽酸常壓浸出過程釩、鉻浸出動力學研究106-110
• 5.4 本章小結110-111
• 6 釩鉻鈦渣鹽酸加壓漫出制備富鈦料的研究111-129
• 6.1 前言111
• 6.2 實驗部分111-113
• 6.2.1 實驗材料及儀器111-112
• 6.2.2 實驗方法112
• 6.2.2.1 預脫硅實驗112
• 6.2.2.2 鹽酸加壓浸出實驗112
• 6.2.3 分析與表征方法112-113
• 6.2.3.1 分析方法112
• 6.2.3.2 表征方法112-113
• 6.3 結果與討論113-128
• 6.3.1 預脫硅實驗研究113-120
• 6.3.1.1 鹽酸濃度的影響113-115
• 6.3.1.2 液固質量比的影響115-116
• 6.3.1.3 溫度的影響116-118
• 6.3.1.4 時間的影響118-119
• 6.3.1.5 預脫硅渣的表征119-120
• 6.3.2 預脫硅渣鹽酸加壓浸出制備富鈦料的研究120-128
• 6.3.2.1 初始鹽酸濃度的影響120-122
• 6.3.2.2 酸渣質量比的影響122-124
• 6.3.2.3 浸出溫度的影響124-126
• 6.3.2.4 恒溫時間的影響126-127
• 6.3.2.5 富鈦料的表征127-128
• 6.4 本章小結128-129
• 7 釩鉻鈦渣鹽酸直接加壓浸出制備商鈦渣的研究129-151
• 7.1 前言129
• 7.2 實驗部分129-132
• 7.2.1 實驗材料及儀器129-130
• 7.2.2 實驗方法130
• 7.2.2.1 鹽酸加壓浸出實驗130
• 7.2.2.2 堿浸脫硅實驗130
• 7.2.3 分析與表征方法130-132
• 7.2.3.1 分析方法131
• 7.2.3.2 表征方法131-132
• 7.3 結果與討論132-146
• 7.3.1 鹽酸加壓浸出實驗研究132-137
• 7.3.1.1 初始鹽酸濃度的影響132-134
• 7.3.1.2 酸渣質量比的影響134-135
• 7.3.1.3 浸出溫度的影響135-136
• 7.3.1.4 恒溫時間的影響136-137
• 7.3.2 加壓浸出過程Ti、Si浸出行為研究137-142
• 7.3.3 堿浸脫硅實驗研究142-145
• 7.3.3.1 初始堿濃度的影響142
• 7.3.3.2 液固質量比的影響142-143
• 7.3.3.3 堿浸溫度的影響143-144
• 7.3.3.4 堿浸時間的影響144
• 7.3.3.5 高鈦渣的表征144-145
• 7.3.4 堿浸過程Si的行為研究145-146
• 7.5 硫酸分解高鈦渣探索實驗146-147
• 7.6 高鉻型釩鈦磁鐵精礦綜合利用新工藝147-149
• 7.7 本章小結149-151
• 8 結論與展望151-155
• 8.1 主要結論151-152
• 8.2 主要創(chuàng)新點152-153
• 8.3 下一步展望153-155
• 符號表155-157
• 參考文獻157-165
• 個人簡歷及發(fā)表文章目錄165-167
• 致謝167

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本文編號：257127