本文關(guān)鍵詞：惠民高磷褐鐵礦焙燒—酸浸除磷機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：充分利用現(xiàn)有技術(shù)難以有效利用的大量高磷鐵礦石資源對于提高鐵礦石自給率、保障我國鐵礦石供應(yīng)安全具有重要意義。在高磷鐵礦眾多的除磷方法中,酸浸除磷法以其工藝簡單、設(shè)備要求不高和除磷率高等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。高磷鐵礦的酸浸除磷效果與磷的賦存狀態(tài)密切相關(guān),目前對磷化物為磷灰石、膠磷礦和菱磷鋁鍶礬的高磷鐵礦酸浸除磷機(jī)理研究的較為清楚。但對與褐鐵礦共生的磷化物的脫除研究很不充分,同時(shí)對于這類磷化物的賦存狀態(tài)和酸浸除磷機(jī)理也沒有研究清楚。針對此問題,本文以惠民褐鐵礦為研究對象,對其中磷的賦存狀態(tài)、酸浸除磷機(jī)理、焙燒對磷化物物相結(jié)構(gòu)及其對酸浸過程影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究,取得了以下創(chuàng)新性結(jié)果：(1)研究了硫酸濃度、浸出溫度、酸浸時(shí)間、攪拌速度等條件對惠民鐵礦直接浸出過程影響,發(fā)現(xiàn)無論怎樣改變浸出條件,直接酸浸法僅能去除惠民鐵礦中約9%的磷,結(jié)合物相分析研究,發(fā)現(xiàn)惠民鐵礦中的磷主要以無定型的Fe3P07存在。采用化學(xué)合成法制備了純Fe3PO7,并對Fe3PO7在硫酸中浸出行為進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在相同的浸出條件下,Fe3PO7的溶解率小于1%,第一次證實(shí)Fe3PO7在硫酸中浸出速度確實(shí)非常慢,且是褐鐵型高磷鐵礦磷浸出慢的原因。(2)考察了焙燒對惠民鐵礦中磷化合物賦存狀態(tài)的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)焙燒溫度低于600℃時(shí),惠民鐵礦中的磷以無定型Fe3PO7形式存在,當(dāng)焙燒溫度在600-800℃之間時(shí),磷由無定型轉(zhuǎn)化為晶體Fe3PO7,當(dāng)焙燒溫度高于800℃時(shí),Fe3PO7會(huì)與鐵礦中的脈石物相反應(yīng),形成易溶于硫酸的Mg3(PO4)2、Ca3(PO4)2和AIPO4,這些研究澄清了以往研究關(guān)于褐鐵型高磷鐵礦磷存在形式的爭論,進(jìn)一步的研究表明,對于惠民鐵礦,只有當(dāng)焙燒溫度高于1000℃時(shí),才可取得較好的酸浸除磷效果。(3)研究了褐鐵礦中常見脈石SiO2、CaO、MgO和Al2O3與Fe3PO7間相互反應(yīng)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)各脈石與Fe3PO7司反應(yīng)活性順序?yàn)椋篠iO2Al2O3 MgO CaO,各脈石與Fe3PO7間基本反應(yīng)完全的大致溫度Al203為1000℃, CaO和MgO為900℃,而Si02不與Fe3PO7反應(yīng)。上述研究揭示了焙燒過程中CaO和MgO與Fe3P07間的反應(yīng)在提高酸浸除磷率起了主要作用,而不是以往研究中所猜測的Al2O3起主要作用,為褐鐵型高磷鐵礦焙燒-酸浸除磷過程優(yōu)化提供了理論依據(jù)。(4)為了探索降低焙燒溫度,研究了添加CaCl2和Na2CO3對Fe3PO7和惠民鐵礦焙燒及酸浸除磷過程的影響,發(fā)現(xiàn)CaCl2在約850℃即可與Fe3PO7進(jìn)行較快速的反應(yīng)而生成Ca5(PO4)3Cl,焙燒溫度比未加CaCl2時(shí)降低了150℃。而Na2CO3在約750℃就可與Fe3P07發(fā)生快速反應(yīng),Na2CO3的添加可使焙燒溫度降低250℃。對惠民鐵礦添加CaCl2和Na2CO3焙燒酸浸除磷工藝進(jìn)行了探索研究,證實(shí)分別在850℃和750℃下焙燒后酸浸,可獲得75%和77%高除磷率。
【關(guān)鍵詞】：高磷褐鐵礦 磷化物 焙燒 酸浸 添加物 除磷機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(過程工程研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD951
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 文獻(xiàn)綜述15-35
• 1.1 引言15-18
• 1.2 中國鐵礦石概述18-19
• 1.2.1 中國鐵礦石資源分布18
• 1.2.2 中國鐵礦石資源的特點(diǎn)18-19
• 1.3 高磷鐵礦石概述19-21
• 1.3.1 國外高磷鐵礦概況19-20
• 1.3.2 國內(nèi)高磷鐵礦20-21
• 1.3.2.1 國內(nèi)高磷鐵礦石分布20-21
• 1.3.2.2 國內(nèi)高磷鐵礦中的磷化物狀態(tài)21
• 1.4 高磷鐵礦的除磷方法21-30
• 1.4.1 磁選法22-24
• 1.4.2 浮選法24-25
• 1.4.3 微生物法25-26
• 1.4.4 酸浸法26-30
• 1.4.4.1 直接酸浸法26-28
• 1.4.4.2 焙燒酸浸法28-29
• 1.4.4.3 添加物焙燒酸浸法29-30
• 1.5 酸浸法除磷存在的問題30-33
• 1.6 本文研究內(nèi)容33-35
• 2 惠民褐鐵型高磷鐵礦酸浸除磷研究35-57
• 2.1 概述35-36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)36-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料36
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備36
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟36-37
• 2.2.3.1 直接酸浸實(shí)驗(yàn)36
• 2.2.3.2 焙燒酸浸實(shí)驗(yàn)36-37
• 2.2.4 分析和表征37
• 2.2.4.1 除磷率的表征37
• 2.2.4.2 鐵含量的分析37
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-56
• 2.3.1 惠民高磷褐鐵礦磷化物狀態(tài)的初步探究37-40
• 2.3.2 直接酸浸除磷40-47
• 2.3.2.1 酸浸溫度對除磷率的影響40-41
• 2.3.2.2 硫酸溶液濃度對除磷率的影響41-42
• 2.3.2.3 酸浸時(shí)間對除磷率的影響42-43
• 2.3.2.4 攪拌速度對除磷率的影響43-44
• 2.3.2.5 礦粒粒徑對除磷率的影響44-45
• 2.3.2.6 磷化物的浸出動(dòng)力學(xué)45-47
• 2.3.3 焙燒酸浸法除磷47-56
• 2.3.3.1 焙燒時(shí)間對除磷率的影響49-50
• 2.3.3.2 酸浸溫度對除磷率的影響50-51
• 2.3.3.3 硫酸濃度對除磷率的影響51-52
• 2.3.3.4 酸浸時(shí)間對除磷率的影響52-53
• 2.3.3.5 攪拌速度對除磷率的影響53-54
• 2.3.3.6 焙燒后的磷化物的浸出動(dòng)力學(xué)54-56
• 2.4 本章小結(jié)56-57
• 3 惠民高磷褐鐵礦中磷化物狀態(tài)及除磷機(jī)理研究57-85
• 3.1 概述57-58
• 3.2 實(shí)驗(yàn)58-60
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料58
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟58-59
• 3.2.2.1 高磷褐鐵礦反復(fù)酸浸58
• 3.2.2.2 Fe_3PO_7制備58-59
• 3.2.2.3 稀硫酸浸出Fe_3PO_7動(dòng)力學(xué)59
• 3.2.2.4 Fe_3PO_7與氧化物反應(yīng)59
• 3.2.2.5 Fe_3PO_7與氧化物焙燒產(chǎn)物硫酸浸出動(dòng)力學(xué)59
• 3.2.3 物相和形貌表征59-60
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論60-83
• 3.3.1 高磷褐鐵礦中磷化物狀態(tài)60-64
• 3.3.2 Fe_3PO_7的合成64-66
• 3.3.3 Fe_3PO_7與稀硫酸反應(yīng)66-67
• 3.3.4 Fe_3PO_7與Al_2O_3的混合物高溫焙燒67-74
• 3.3.4.1 高溫焙燒Fe_3PO_7與Al_2O_3的混合物的XRD分析69-70
• 3.3.4.2 高溫焙燒Fe_3PO_7與Al_2O_3的混合物的電鏡分析70-72
• 3.3.4.3 高溫焙燒Fe_3PO_7與Al_2O_3的混合物與硫酸反應(yīng)72-74
• 3.3.5 Fe_3PO_7與MgO、CaO混合物的高溫焙燒74-79
• 3.3.5.1 高溫焙燒Fe_3PO_7與MgO、CaO混合物的XRD分析74-75
• 3.3.5.2 高溫焙燒Fe_3PO_7與MgO、CaO混合物的電鏡分析75-78
• 3.3.5.3 高溫焙燒Fe_3PO_7與MgO、CaO的混合物與硫酸反應(yīng)78-79
• 3.3.6 Fe_3PO_7與SiO_2的混合物的高溫焙燒79-80
• 3.3.7 高溫焙燒Fe_3PO_7與Al_2O_3、Mgo和CaO的反應(yīng)速度比較80-83
• 3.4 本章小結(jié)83-85
• 4 添加物共焙燒對惠民高磷褐鐵礦焙燒酸浸除磷影響85-111
• 4.1 概述85-86
• 4.2 實(shí)驗(yàn)86-87
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料86
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟86
• 4.2.2.1 Fe_3PO_7與CaCl_2反應(yīng)86
• 4.2.2.2 Fe_3PO_7與Na_2CO_3反應(yīng)86
• 4.2.2.3 焙燒酸浸實(shí)驗(yàn)86
• 4.2.3 物相和形貌表征86-87
• 4.2.4 差熱分析87
• 4.3 結(jié)果與討論87-109
• 4.3.1 添加物CaCl2與Fe_3PO_7的焙燒反應(yīng)87-92
• 4.3.1.1 Fe_3PO_7與CaCl_2混合物的差熱分析87-88
• 4.3.1.2 Fe_3PO_7與CaCl_2混合物的XRD分析88-89
• 4.3.1.3 Fe_3PO_7與CaCl_2混合物的電鏡與能譜分析89-92
• 4.3.2 添加物Na_2CO_3與Fe_3PO_7的焙燒反應(yīng)92-95
• 4.3.2.1 Fe_3PO_7與Na2_CO_3混合物的差熱曲線92
• 4.3.2.2 Fe_3PO_7與Na_2O_3混合物的XRD分析92-93
• 4.3.2.3 Fe_3PO_7與Na_2CO_3混合物的電鏡與能譜分析93-95
• 4.3.3 高磷褐鐵礦加CaCl_2焙燒酸浸除磷工藝的探索95-103
• 4.3.3.1 焙燒溫度對除磷率的影響95-97
• 4.3.3.2 焙燒時(shí)間對除磷率的影響97-98
• 4.3.3.3 CaCl_2加入量對除磷率的影響98-99
• 4.3.3.4 攪拌速度對除磷率的影響99-100
• 4.3.3.5 酸浸溫度對除磷率的影響100-101
• 4.3.3.6 酸浸時(shí)間對除磷率的影響101-102
• 4.3.3.7 酸濃度對除磷率的影響102-103
• 4.3.4 高磷褐鐵礦加Na_2CO_3焙燒酸浸除磷工藝的探索103-109
• 4.3.4.1 焙燒溫度對除磷率的影響103-105
• 4.3.4.2 焙燒時(shí)間對除磷率的影響105
• 4.3.4.3 Na_2CO_3加入量對除磷率的影響105-106
• 4.3.4.4 酸浸溫度和酸浸時(shí)間對除磷率的影響106-108
• 4.3.4.5 酸濃度對除磷率的影響108-109
• 4.4 本章小結(jié)109-111
• 5 結(jié)論與展望111-113
• 5.1 主要結(jié)論111-112
• 5.2 展望112-113
• 參考文獻(xiàn)113-119
• 個(gè)人簡歷及發(fā)表文章目錄119-121
• 致謝121

【共引文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 魏可;高磷鐵礦熔融還原過程中組元活度對磷行為影響研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：惠民高磷褐鐵礦焙燒—酸浸除磷機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：382916