高磷菱锰矿焙烧特性及焙烧—氨浸工艺研究

发布时间：2017-08-17 03:27

  本文关键词：高磷菱锰矿焙烧特性及焙烧—氨浸工艺研究

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【摘要】：城口和万源地区有储量丰富的高磷菱锰矿,然而城口和万源锰矿的特点是矿石结构复杂,嵌布粒度细,锰品位低,含有较高的磷和二氧化硅,有用矿物与脉石紧密交生,现有的工艺技术难以生产合格的锰精矿产品。为此,论文利用焙烧-氨浸工艺具有高效脱磷和氨液可循环利用等优点,针对城口和万源高磷菱锰矿进行研究,重点对该工艺中的焙烧环节展开了系统的研究,并结合焙烧—氨浸实验结果进行工艺设计及可行性分析,为焙烧—氨浸工艺实现规模化生产提供依据。本文首先通过热力学分析,研究了菱锰矿焙烧过程中可能发生的化学反应以及不同气氛对分解反应的影响。结果表明,MnCO_3、MgCCO_3和CaCCO_3的热力学开始反应温度分别为622.7K、913.3K和1183.1K。在CCO_2气氛中,随着CCO_2分压增大,MnCO_3开始分解温度增大。通过热重实验验证,在200ml/min的流量下,在CCO_2条件下MnCO_3分解反应温度比在N_2条件下提高了大约40℃。然后采用热重分析技术对城口和万源锰矿的热分解机理进行了研究,研究主要应用多重扫描速率法(FWO法、Kissinger法和Friedman法)和单一扫描速率法相结合的方法确定城口和万源锰矿的热解机理函数及相关动力学参数。研究结果表明,城口锰矿和万源锰矿的最概然机理模型均为随机成核模型,反应控制步骤均为化学反应。城口锰矿中MnCO_3分解的平均活化能E及指前因子lg A分别为208.19KJ/mol和11.12;万源锰矿中MnCO_3分解的平均活化能E及指前因子lg A分别为237.52KJ/mol和12.29,与城口锰矿相比,万源锰矿的活化能和指前因子均较高。论文还针对城口和万源高磷菱锰矿焙烧实验做了等温动力学分析,结果表明城口菱锰矿的反应速率方程为:万源菱锰矿分解反应的速率方程为:另外,本文通过焙烧实验、活性度实验、氨浸实验相结合的方法确定了菱锰矿焙烧效果最佳的条件。城口锰矿:原料粒度控制在0.25d3mm,反应在N_2气氛下进行,温度控制在650℃左右,焙烧100min左右,此条件焙烧矿的活性最好,Mn浸出率最高,可达到74%左右。万源焙烧矿:原料粒度控制在0.25d3mm,反应在N_2气氛下进行,温度控制在650℃左右,焙烧60min左右,此条件下无Mn2Si O4生成,Mn O活性最好,Mn浸出率最高,可达到81%左右。
【关键词】：菱锰矿 热力学 热解机理 焙烧 氨浸
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD951
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 概述9
• 1.2 国内外锰矿资源的现状9-13
• 1.2.1 世界锰矿资源现状9-11
• 1.2.2 我国锰矿资源现状11-13
• 1.3 高磷菱锰矿研究现状13-16
• 1.3.1 强磁选13-14
• 1.3.2 强磁选—反浮选14-15
• 1.3.3 强磁选—焙烧15-16
• 1.3.4 强磁选—黑锰矿16
• 1.3.5 微生物脱磷16
• 1.4 焙烧-氨浸处理菱锰矿技术16-20
• 1.4.1 氨浸处理金属矿物技术16-17
• 1.4.2 氨浸处理菱锰矿技术17-19
• 1.4.3 焙烧工艺在氨浸处理菱锰矿中的作用19
• 1.4.4 菱锰矿焙烧研究现状19-20
• 1.5 本论文研究的目的和内容20-21
• 1.5.1 研究的目的和意义20
• 1.5.2 论文研究内容20-21
• 2 原料性能及实验方法21-31
• 2.1 实验原料21-24
• 2.1.1 城口菱锰矿特性21-22
• 2.1.2 万源菱锰矿特性22-24
• 2.2 化学试剂及实验装置24-26
• 2.3 实验方法及流程26-27
• 2.3.1 菱锰矿焙烧实验26-27
• 2.3.2 氨浸实验27
• 2.4 实验过程中Mn及MnO的测定27-31
• 2.4.1 原矿中Mn含量的测定27-28
• 2.4.2 焙烧矿中MnO含量的测定28-29
• 2.4.3 MnO活性度测量29-31
• 3 菱锰矿焙烧热力学分析31-43
• 3.1 热力学理论计算31-35
• 3.2 菱锰矿热稳定性的微观分析35-36
• 3.3 不同气氛下MnCO_3的热分解行为36-40
• 3.3.1 菱锰矿在CCO_2气氛下的分解行为37-39
• 3.3.2 菱锰矿在N2气氛下的分解行为39
• 3.3.3 菱锰矿在氧化性气氛下的分解行为39-40
• 3.4 杂质SiCO_2对分解反应的影响40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4 基于热重分析的菱锰矿热解机理研究43-57
• 4.1 热重分析的原理43-48
• 4.2 菱锰矿的热解机理48-55
• 4.2.1 城口菱锰矿的热解机理48-52
• 4.2.2 万源菱锰矿的热解机理52-55
• 4.3 本章小结55-57
• 5 菱锰矿焙烧实验研究57-79
• 5.1 菱锰矿焙烧实验研究57-64
• 5.1.1 焙烧温度对菱锰矿分解率的影响57-61
• 5.1.2 焙烧时间对菱锰矿分解率的影响61-62
• 5.1.3 粒度对菱锰矿分解率的影响62-64
• 5.2 菱锰矿等温焙烧动力学研究64-71
• 5.2.1 城口锰矿等温动力学65-68
• 5.2.2 万源锰矿等温动力学68-71
• 5.3 焙烧矿活性度实验结果与分析71-74
• 5.3.1 焙烧温度对菱锰矿活性的影响71-72
• 5.3.2 焙烧时间对菱锰矿活性的影响72-74
• 5.4 氨浸实验结果与分析74-77
• 5.4.1 焙烧温度对锰浸出率的影响74-75
• 5.4.2 焙烧时间对锰浸出率的影响75-77
• 5.5 本章小结77-79
• 6 菱锰矿焙烧-氨浸工艺设计79-87
• 6.1 焙烧-氨浸工艺技术方案79-81
• 6.2 主要工艺设备的选择81-83
• 6.2.1 焙烧设备的选择81
• 6.2.2 磨矿系统的选择81-82
• 6.2.3 氨浸设备的选择82-83
• 6.3 焙烧—氨浸工艺必要性及可行性分析83-87
• 6.3.1 焙烧—氨浸工艺必要性分析83
• 6.3.2 焙烧—氨浸工艺可行性分析83-87
• 7 结论87-89
• 致谢89-91
• 参考文献91-94

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本文编号：686945