高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁及产物脱磷的研究

发布时间：2020-05-01 15:26

【摘要】：我国高磷鲕状赤铁矿储量达37.2亿吨,但因多种矿物紧密共生,嵌布粒度极细,选矿脱磷尤为困难,至今尚未被开发利用,而碳化铁可作为优质的废钢代用品,以其特有的物理、化学性质以及生产条件而受到广泛的关注。本论文以高磷鲕状赤铁矿粉为原料,在873 K~1073 K采用气基(H_2/CH4)还原-碳化制备碳化铁,研究了温度及矿粉粒度对碳化铁生成的影响并建立了动力学模型。在最佳温度和矿粉粒度下利用高磷鲕状赤铁矿粉批量制备了碳化铁,对碳化铁产物进行球磨磁选,研究球磨时间和球料比对碳化铁产物Fe-P分离的影响,实验结论如下:(1)采用Ca3(PO4)2-SiO2和Ca3(PO4)2-SiO2-Al2O3体系进行热力学计算,以含磷气相相对分压(P/0)达到0.001为例计算反应平衡得出:H_2/CH4还原磷灰石时,磷灰石中的磷被还原挥发的主要形式为P2,反应开始温度高于1599 K,生成物可能是CaSiO3或者是Ca Al2Si2O8。(2)高磷鲕状赤铁矿的赤铁矿大多呈鲕粒状分布,石英结晶颗粒较粗大,与赤铁矿边界清楚;磷灰石主要以鲕环的形式成同心环带结构存在,嵌布粒度极细;绿泥石主要充填于赤铁矿微晶间,与赤铁矿的矿物结合方式较为复杂。(3)温度在923 K~1073 K时,先利用H_2还原后利用CH4碳化高磷鲕状赤铁矿,可以成功制备出碳化铁,碳化铁的平均粒径在2.5μm左右;温度低于923 K时,高磷鲕状赤铁矿可以被还原,但不能被碳化。(4)利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁时,温度越高,还原越快;在碳化阶段,碳化速度随着温度的升高也有明显的增加。但当温度在1023 K以上时,还原速率和碳化速率随温度升高均未发生明显变化。综合考虑,高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳温度为1023 K。温度对反应速率的影响要大于矿粉粒度。(5)973 K~1023 K,高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳粒度为120~160目。矿粉粒度在120~160目矿粉的反应活化能最低,还原反应活化能为44.95 kJ?mol-1。(6)球料比15:1,随着球磨时间从2h增加至6h,混合物的粒径从6.48μm下降至5.23μm,球磨时间越长,平均粒径越小;球磨时间6h,随着球料比从10:1增加至20:1,混合物的粒径从6.01μm下降至4.40μm,球料比越大,平均粒径越小。碳化产物球磨磁选时,球磨时间为6h,球料比15:1的脱磷率最高,最高脱磷率为81.33%,此时碳化铁收得率只有19.33%。综合考虑,球磨磁选并不是一种很好的方法,通过单纯的物理分离方式很难达到很好的Fe-P分离效果。
【图文】：

照片,照片,矿物,鲕状结构

矿物矿物为中心，，形成同心环状结构，相互之间嵌布结构复杂，而且嵌布粒度细；鲕粒之间零星分布着一些含铁金属矿物和脉石矿物。如图 1.1，通过光学显镜观察，可以发现该铁矿石呈鲕状结构，细微散布的赤铁矿被锁定在鲕状颗粒核心和中间环[16]。

流程图,梅山铁矿,流程图,铁回收率

矿粒度为-200 目占 73%时采用浮硫-弱磁磁选-两次强磁磁中磷的含量由 0.40%降低到 0.25%，铁回收率达到 95%，取其工艺过程如图 1.2 所示[20]。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF04

【参考文献】