钒钛磁铁矿直接还原过程中钛酸镁生成及机理研究

发布时间：2020-07-15 14:04

【摘要】：目前钒钛磁铁矿综合利用方法中,高炉法由于钛进入到高炉渣,非高炉法由于钛铁分离困难,都存在其中钛资源难以利用的问题。因此,为实现钒钛磁铁矿中钛资源和铁资源综合回收,本论文提出在钒钛磁铁矿直接还原焙烧中加入镁化合物,通过优化条件,使钛转变为钛酸镁,铁转变为金属铁,再通过磁选分离得到可利用的钛酸镁和金属铁的新工艺。以主要矿物组成为磁铁矿和钛铁矿的承德钒钛磁铁精矿为对象,考察了镁钛比、焙烧温度、还原剂种类、焙烧时间、镁化合物种类等因素对钛酸镁生成以及铁还原的影响,发现在氧化镁作为镁添加剂,镁钛比为3,焙烧温度为1250℃,焦炭用量为100%、焙烧时间为180min的条件下,焙烧产物中生成了纯净的钛酸镁颗粒,且通过磁选分离得到了铁品位为92.54%、铁回收率为94.67%的金属铁产品,证明了钒钛磁铁矿直接还原焙烧过程中生成钛酸镁和金属铁的工艺在技术上是可行的。通过热力学、生成气体分析等手段研究了添加氧化镁时钒钛磁铁精矿的还原行为。结果表明,氧化镁不参与磁铁矿的还原,但会改变钛铁矿的还原历程。不加氧化镁时焙烧产物的含钛物相为假铁板钛矿,而加入氧化镁时则转变为钛酸镁,在生成钛酸镁的同时促进了钛铁矿的还原,也实现了钛铁完全分离。为揭示钛酸镁的生成规律和机理,以钛铁矿纯矿物为对象,对钛铁矿与氧化镁在不同条件下焙烧的产物进行考察。结果表明,还原气氛是生成钛酸镁的必要条件。虽然在非还原气氛下镁也会与钛铁矿反应生成钛酸镁,但反应速度很慢且生成的钛酸镁含有大量的铁,而在还原气氛下,反应过程中产生的铁氧化物会被还原为金属铁,从而促进钛酸镁生成反应的进行,最终得到纯净的钛酸镁。温度越高、焙烧时间越长,钛铁矿的还原效果越好,生成的钛酸镁中铁含量越少;氧化镁用量和温度对生成钛酸镁的物相组成有重要的影响,在温度为1250℃条件下随着氧化镁用量的增加钛酸镁的物相由二钛酸镁→偏钛酸镁→正钛酸镁转变,在镁钛比为2的条件下随着温度的升高钛酸镁的物相由偏钛酸镁向正钛酸镁转变。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF55
【图文】：

示意图,装料方式,示意图,球团

湿球团放入烘箱中在１１０°Ｃ温度下烘干２ｈ，待完全干燥后备用。逡逑采用包埋法进行还原焙烧试验，每次取１个球团放置在刚玉坩埚中，加逡逑入不同用量还原剂并尽量使还原剂全部覆盖球团，具体装料方式如图３－３。逡逑／逡逑１－还原剂；２？无还原剂球团。逡逑图３－３装料方式示意图逡逑鎏ｎ逦｜出气口逡逑计逦Ｔ逡逑Ｉ邋逦逡逑］逦逦邋｜数据处理逡逑氮、逦］逡逑ｍ￣￣＝＾邋ｉｃｌ邋□邋□—逡逑计逡逑＿逦真空气氛炉丁气体分析仪厂逡逑图３－４还原焙烧系统组成图逡逑－３０－逡逑

示意图,还原焙烧,系统组成,还原剂

-0还原焙烧系统组成图

图谱,试样,钛铁矿,磁铁矿

级占８７％以上。因此在后续的还原焙烧中不需要再磨细。逡逑４．１．４试样微观结构分析逡逑试样的扫描电镜分析如图４－２所７Ｆ。图中最晈；最大的颗粒状矿物为磁铁逡逑矿，亮度次之的多呈条状分布在磁铁矿中的为钛铁矿，灰黑色的颗粒为脉石逡逑矿物如绿泥石等。从图４－２中可知，钛铁矿只有很少部分为独立的钛铁矿颗逡逑粒，其余大部分以条状细粒形式包裹在磁铁矿颗粒中。逡逑－３４－逡逑

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