海滨钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离及机理研究

发布时间：2017-09-09 23:07

  本文关键词：海滨钛磁铁矿直接还原—磁选钛铁分离及机理研究

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【摘要】：海滨钛磁铁矿储量丰富,采选成本低,但经常规选矿方法得到的铁精矿中Fe品位低、Ti02含量高,造成精矿炼铁的难度大,且钛资源不能有效回收。研究表明,煤基直接还原-磁选工艺可以分离钛磁铁矿中的钛、铁,但目前的研究存在钛铁分离效果差、机理不明确等问题。针对这些问题,有必要对钛磁铁矿直接还原-磁选工艺进行更加系统详细的研究。以Fe品位51.85%、Ti02品位11.33%的印尼某海滨钛磁铁砂矿为研究对象,研究了采用直接还原-磁选工艺进行钛铁分离时煤种类及用量、添加剂种类及用量、还原时间、还原温度对钛铁分离效果的影响。得到的最佳工艺条件为：最佳还原剂为烟煤A,最佳用量20%；最佳添加剂为氟化钙,最佳用量10%；最佳还原温度1250℃,最佳还原时间60min,焙烧产物经两段磨矿-两段磁选得到还原铁和含钛产品。在上述条件下,可得到Fe品位91.80%、铁回收率88.52%、Ti02含量0.46%的还原铁和Ti02品位24.05%、Ti02回收率97.97%的含钛产品。采用XRD分析、SEM-EDS能谱分析等分析手段研究了煤种和添加剂对海滨钛磁铁矿直接还原-磁选钛铁分离的作用机理。结果表明,仅添加煤时钛铁分离效果差的原因有两个,一是焙烧过程中生成的镁铁钛矿很难被还原；二是此时生成的金属铁颗粒粒度小,磨矿时很难达到单体解离。添加剂是实现海滨钛磁铁矿钛铁分离的关键。添加剂的对比研究结果表明,碳酸钠、硫酸钠和氟化钙均能促进钛铁分离,但氟化钙效果最好。碳酸钠、硫酸钠和氟化钙均可促进镁铁钛矿还原,并促进金属铁颗粒的聚集长大,从而促进钛铁分离。其中,碳酸钠、硫酸钠可以促进低熔点霞石的生成,降低体系的熔点,硫酸钠还可以形成低熔点的FeS-Fe固溶体,降低金属颗粒的表面张力和熔点,从而促进金属铁颗粒的聚集长大；氟化钙则通过降低固相反应体系的熔点,促进金属铁颗粒的聚集长大。
【关键词】：海滨钛磁铁矿 直接还原-磁选 钛铁分离 还原剂 氟化钙
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD951
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-13
• 2 文献综述13-38
• 2.1 海滨砂矿资源概述13-16
• 2.1.1 海滨砂矿储量及分布13-14
• 2.1.2 海滨砂矿成因及地质特征14-15
• 2.1.3 海滨砂矿利用现状15-16
• 2.2 钛磁铁矿资源概述16-20
• 2.2.1 钛与铁的性质及用途16-17
• 2.2.2 钛磁铁矿特点及应用17
• 2.2.3 钛磁铁矿的分布及成因17-20
• 2.2.4 海滨钛磁铁矿概况20
• 2.3 海滨钛磁铁矿采选工艺及利用现状20-29
• 2.3.1 海滨钛磁铁矿采矿工艺20-22
• 2.3.2 海滨钛磁铁矿选矿工艺22-28
• 2.3.3 海滨钛磁铁矿利用存在问题28-29
• 2.4 钛磁铁矿直接还原-磁选工艺及机理研究现状29-37
• 2.4.1 直接还原概述29-30
• 2.4.2 直接还原研究现状30-32
• 2.4.3 钛磁铁矿还原历程研究现状32-34
• 2.4.4 钛磁铁矿直接还原-磁选研究现状34-37
• 2.5 小结37-38
• 3 研究内容与研究方法38-43
• 3.1 研究目标38
• 3.2 研究技术路线38-39
• 3.3 研究内容39-40
• 3.3.1 直接还原-磁选工艺试验研究39-40
• 3.3.2 直接还原钛铁分离机理研究40
• 3.4 研究方法40-43
• 3.4.1 试验流程40-41
• 3.4.2 机理分析研究41-42
• 3.4.3 实验室设备42-43
• 4 原料性质研究43-48
• 4.1 原矿性质43-46
• 4.1.1 原矿化学组成分析43
• 4.1.2 原矿矿物组成分析43-44
• 4.1.3 原矿粒度组成分析44-45
• 4.1.4 原矿微观结构分析45-46
• 4.2 还原剂性质46-47
• 4.3 小结47-48
• 5 煤的种类对直接还原-磁选钛铁分离的影响研究48-73
• 5.1 煤种对直接还原-磁选钛铁分离工艺的影响48-53
• 5.1.1 烟煤A对钛铁分离的影响48-49
• 5.1.2 烟煤B对钛铁分离的影响49-50
• 5.1.3 无烟煤对钛铁分离的影响50-51
• 5.1.4 煤种类对钛铁分离的影响比较51-53
• 5.2 煤种对直接还原钛铁分离的影响机理53-60
• 5.2.1 不同煤种及用量对焙烧产物矿物组成的影响53-56
• 5.2.2 不同煤种及用量对焙烧产物的微观结构的影响56-60
• 5.3 还原时间和温度对直接还原-磁选钛铁分离工艺的影响60-64
• 5.3.1 还原时间对钛铁分离的影响61-62
• 5.3.2 还原温度对钛铁分离的影响62-64
• 5.4 还原时间和温度对直接还原钛铁分离的影响机理64-68
• 5.4.1 还原时间对钛铁分离的影响机理64-65
• 5.4.2 还原温度对钛铁分离的影响机理65-68
• 5.5 细磨对钛铁分离的影响及机理68-71
• 5.5.1 细磨对钛铁分离的影响68-70
• 5.5.2 细磨对钛铁分离的影响机理70-71
• 5.6 小结71-73
• 6 添加剂对直接还原-磁选钛铁分离的影响研究73-99
• 6.1 添加剂对直接还原-磁选钛铁分离工艺的影响73-78
• 6.1.1 碳酸钠对钛铁分离的影响73-74
• 6.1.2 硫酸钠对钛铁分离的影响74-75
• 6.1.3 氟化钙对钛铁分离的影响75-76
• 6.1.4 添加剂种类对钛铁分离的影响比较76-78
• 6.2 添加剂对直接还原钛铁分离的影响机理78-91
• 6.2.1 碳酸钠对钛铁分离的影响机理78-82
• 6.2.2 硫酸钠对钛铁分离的影响机理82-86
• 6.2.3 氟化钙对钛铁分离的影响机理86-91
• 6.3 磨矿细度对钛铁分离的影响91-93
• 6.3.1 一段磨矿细度对钛铁分离的影响91-92
• 6.3.2 二段磨矿细度对钛铁分离的影响92-93
• 6.4 最佳工艺流程及产品检查93-97
• 6.4.1 最佳工艺流程93-95
• 6.4.2 产品检查95-97
• 6.5 小结97-99
• 7 减少焙烧产物中含钛矿物种类的探索研究99-108
• 7.1 还原温度对焙烧产物中含钛矿物种类的影响99-102
• 7.2 氧化镁对焙烧产物中含钛矿物种类的影响102-107
• 7.2.1 氧化镁对含钛矿物种类的影响102-103
• 7.2.2 弱磁选精矿焙烧时氧化镁对含钛矿物种类的影响103-107
• 7.3 小结107-108
• 8 结论108-111
• 参考文献111-121
• 作者简历及在学研究成果121-125
• 学位论文数据集125

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