碱熔盐体系中钒钛磁铁矿还原过程物相转变规律

发布时间：2020-08-14 10:58

【摘要】：钒钛磁铁矿是国家重大特色战略资源,高效综合回收钒、钛和铁具有重要的意义。还原-钠化-熔分工艺在一步高温冶炼中同时实现铁的还原熔分及钒的氧化钠化,为实现钒钛磁铁矿多组分综合利用提供了一个新的方法。本文以辽西地区钒钛磁铁矿精矿为原料,开展了对碱熔盐体系中钒钛磁铁矿还原过程的物相转变的研究,取得到了以下成果:(1)考察了还原-钠化-熔分耦合过程的最佳工艺条件,并对还原温度、添加剂用量、还原剂用量和反应时间对铁的还原熔分和钒的钠化的影响进行系统研究。结果表明还原温度、添加剂用量及还原时间的增加均能强化铁的熔分过程,而还原剂用量的增加先强化后抑制了铁的还原熔分。还原温度的降低、添加剂用量的增加、还原剂用量的减少、还原时间的减少有助于钒的氧化钠化行为,增大了渣相的钒含量;确定了最佳反应工艺条件,在优化工艺条件下可实现铁与渣的高效分离以及钒在渣相中的富集。(2)系统研究了还原产物渣的物相组成,并确定了添加剂用量对渣相性质的影响。结果表明:最佳条件下产生的渣相主要有CaTiO3、Na16Ti10O28、NaAlSiO4和Na1.45Al1.45Si0.55O4物相,钒主要赋存于钛酸钙和铝硅酸钠物相中;添加剂的加入不仅可促进钒的钠化转化,有效抑制钒向金属铁相的迁移,同时也降低了产物渣相的粘度,增强了铁与渣相的分离效果。(3)使用红外气体分析仪对实时产生的还原性气体的浓度进行在线检测,进行钒钛磁铁矿在碱熔盐体系中的还原动力学研究。结果表明,钒钛磁铁矿在碱熔盐体系中的还原反应先是界面化学反应控速(R3),后是扩散控速(D4),其化学反应活化能分别为E1=-55904J/mol,E2=-78538J/mol;同时温度升高、添加剂用量降低及还原剂用量增加可增大化学反应速率常数,促进反应进行。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF111.13
【图文】：

为７．５％和８．２％，硫磷含量较低分别为０．２５％和０．００８４％。无烟煤的粒度较大，逡逑平均粒径为８５．１８ｐｍ。逡逑对实验所用的辽西钒钛磁铁矿精矿进行ＸＲＤ分析，结果如图２．３所示。逡逑由ＸＲＤ结果可看出，钒钛磁铁矿精矿主要由磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、逡逑少量尖晶石一橄榄石固溶体和其他硅酸盐组成。逡逑对实验所用的钒钛磁铁矿精矿进行扫描电镜分析，结果如图２．４所示。逡逑电镜图谱显示钒钛磁铁矿精矿的矿相结构复杂，各个矿相紧密排布，脉石矿逡逑相在磁钛铁矿边缘呈片状或星散浸染状分布。逡逑２２逡逑

图２．３钒k=磁铁矿精矿的ＸＲＤ图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｍａｇｎｅｔｉｔｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ逡逑图２．４钒钛磁铁矿的扫描电镜图逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｍａｇｎｅｔｉｔｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ逡逑２．１．２实验试剂逡逑－逦实验主要使用的试剂的名称、规格及其厂家如表２．３所示，实验过程用水均逡逑为去离子水。逡逑２３逡逑

１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逡逑Ｔｗｏ邋Ｔｈｅｔａ邋／邋ｄｅｇ逡逑图２．３钒k=磁铁矿精矿的ＸＲＤ图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｍａｇｎｅｔｉｔｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ逡逑图２．４钒钛磁铁矿的扫描电镜图逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ邋ｍａｇｎｅｔｉｔｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ逡逑２．１．２实验试剂逡逑－逦实验主要使用的试剂的名称、规格及其厂家如表２．３所示，实验过程用水均逡逑为去离子水。逡逑２３逡逑

【参考文献】

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本文编号：2792937