高铁铝土矿还原焙烧—磁选除铁试验及应用研究

发布时间：2020-09-15 09:23

　　我国铝土矿资源经长期开采后高铝矿石保有储量迅速下降,铝土矿资源匮乏问题日益突出。石油压裂支撑剂是石油开采压裂作业的重要材料,高品质的铝土矿是生产石油压裂支撑剂的主要原料。虽然我国高铁铝土矿的储量相对丰富,但是其铁氧化物含量超过15%,致使其应用受到很大限制。譬如：由于高铁铝土矿含铁量过高,所制备的石油压裂支撑剂的耐腐蚀强度等产品性能受到严重影响,从而制约了高铁铝土矿在这一领域的应用。研究高铁铝土矿的高效除铁,生产石油压裂支撑剂实现资源高值化利用,对解决铝土矿资源匮乏问题和促进经济社会发展,具有重要的现实意义。本研究以广西某高铁铝土矿为研究对象,通过XRD和化学分析方法确定其矿物组成。分析得出该铝矿物主要为一水硬铝石,铁矿物的主要存在形式为赤铁矿和针铁矿,此外还包括一些方解石、粘土和石英等。铝土矿中一水硬铝石与其他组分以伴生方式存在,研究中通过研磨实现各矿物组分的解离,然后通过还原焙烧将铝土矿中铁氧化物还原成有磁性的单质铁与Fe304,最后进行磁选分离,达到除铁的目的。本研究利用铝土矿的煤基直接还原原理,选用煤粉作为还原剂,研究焙烧温度、焙烧时间、还原剂投加量以及添加剂Na2CO3口CaF2对高铁铝土矿铁氧化物还原的影响,并探讨磁场强度和物料粒径等磁选工艺条件。研究得出还原焙烧的最佳工艺条件：焙烧温度1150℃,保温时间180min,添加剂3%Na2C03+3%CaF2,还原剂投加量25%；磁选的条件为：粒径为80%过200目筛,磁场强度150 KA/m。在此最佳条件下,分离所得铝土矿铝品位达65.85%,铁含量降到4.0%,满足生产石油压裂支撑剂的铝土矿原料的铁含量要求。最后,高铁铝土矿经过还原焙烧-磁选除铁以后,以其作为原料制备石油压裂支撑剂,并对所制备的石油压裂支撑剂的主要性能指标进行检测。石油压裂支撑剂的视密度3.41g/cm3,体密度1.76g/cm3,破碎率0.7(52 mPa)、酸溶解度4.2%均满足《压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法》(SY/T5108-2006)的指标要求。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TD952;TE357.12
【部分图文】：

分析结果图,煤粉,工业分析,针铁矿

图２－１绍土矿Ｘ射线衍射分析结果逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｘ－ｒａｙ邋ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂａｕｘｉｔｅ逡逑由图２－１说明，招土矿中招元素主要为一水绍石，铁元素主要为针铁矿和赤铁矿。逡逑由于针铁矿和赤铁矿的铁氧化物磁性较低，无法通过直接磁选的方式将高铁错土矿中逡逑的铁银分离。研究中采用还原培烧的方式将铁氧化物还原成具有较强磁性的Ｆｅ３０４和金逡逑属铁，然后通过磁选将铁分离。逡逑２．１．２煤粉逡逑本试验还原培烧采用的还原剂选用煤粉。煤粉的工业分析、反应性和煤灰分化学逡逑成分【６２】见表２－２至表２－４。由表２－２可知，煤粉中的固定碳和挥发分的含量均较高，硫逡逑含量非常低，灰分含量小于２０％，焦澄特征值为１，灰溶融温度较高，符合直接还原逡逑用煤的一般要求。试验前需将煤粉研磨过２００目蹄。逡逑表２－２煤粉工业分析结果逡逑Ｔａｂ．邋２－２邋Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ逡逑工业分析／％逦焦渣特征逦灰培融性／。Ｃ逡逑Ｆｃａｄ邋Ｖｄａｆ逦Ａｄ邋Ｍａｄ逦ＤＴ逦ＳＴ逦ＨＴ逦ＦＴ逡逑４８．５邋４３．０５邋８．４１邋１．

铁锅,分离效果,铁氧化物,温度

图３－丨培烧温度对铁锅分离效果的影响逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｒｏａｓｔｉｎｇ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋Ａｌ－Ｆｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑根据图３－１可知，当培烧温度为１０５０邋°Ｃ时，招土矿绍回收率为８４．５８％，铁去除逡逑率为３５．０５％。适合的培烧温度是铁氧化物还原的前提，若温度较低，铁氧化物很难被逡逑还原成金属铁；温度从１０５０邋Ｘ：上升到１１００邋°Ｃ的过程中，招土矿招回收率和铁去除率逡逑升高均不明显；当温度从１１００邋°Ｃ升高到１１５０邋°Ｃ，招土矿招回收率从８５．１７％提高到逡逑８７．８５％，铁回收率从３９．８１％上升到５４．５２％，效果明显提高；但从１１５０邋°Ｃ升高到１２００。Ｃ逡逑阶段，招土矿绍回收率和铁去除率均升高趋势平缓。逡逑在煤基直接还原中，主要的反应为：逡逑ＦｅＯ邋＋邋Ｃ邋—邋Ｆｅ邋＋邋ＣＯ－邋１５２ＫＪ

分离效果,磁性物,铁品位,焙烧时间

图３－２倍烧时间对铁招分离效果的影响逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｒｏａｓｔｉｎｇ邋ｔｉｍｅ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ａｌ－Ｆｅ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑由图３－２可以看出，当焙烧时间从６０邋ｍｉｎ延长到１８０邋ｍｉｎ时，销土矿铁去除率从逡逑４３．５９％提高到了邋５６．７２％，培土矿绍回收率从８２．４９％上升到８６．８８％，磁性物铁品位从逡逑５３．８７％升高到５９．５４％。由此可见，在培烧时间６０邋ｍｉｎ－１８０邋ｍｉｎ范围时，随着培烧时间逡逑的延长，培烧过程中铁氧化物的还原越充分，高铁锅土矿的铁绍分离效果越好。但焙逡逑烧时间超过１８０邋ｍｉｎ时，分离所得磁性物铁品位略有下降、非磁性物锅品位提高，这可逡逑能是由于焙烧时间过长而导致过烧结【“】，使得过多的非磁性物质在磁选中进入磁性物。逡逑２２逡逑

【参考文献】