真空碳热还原钛精矿的动力学研究

发布时间：2020-10-21 10:25

　　 攀枝花钛铁矿精矿富集于钒钛磁铁矿中,经钒钛磁铁矿首次选矿后的尾矿中二次选矿获得,钙镁等杂质元素含量高,需要进一步的富集。电炉法制备钛渣已成为主要的工业生产工艺,然而电炉工艺中,非铁杂质不能有效地去除,这会对后续工艺产生影响。因此,如何去除钛精矿中的钙镁等杂质成为关键的问题。真空处理钛精矿能有效地去除钙镁等杂质且获得高品位钛渣,本文主要针对真空碳热还原钛精矿过程中的动力学进行研究,获得以下主要结论:还原温度的升高和保温时间的延长,均有利于钛精矿的还原以及金属相的形核长大,但还原温度的影响要远高于保温时间的影响。钛铁氧化物的主要还原历程:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3,在1400℃时,进入挥发阶段。还原过程中,有固溶体出现从而降低铁的还原效果,钛的氧化物从高价态被还原成低价态并逐渐富集。非等温动力学研究表明:升温过程钛精矿中铁的还原属于三维扩散的Z-L-T模型控制,钛精矿整体还原属于三维扩散的anti-Jander模型控制,还原过程的表观活化能分别为587.4±2.98 kJ/mol和233.16±8.40kJ/mol;高温过程中Fe、Mg和Si的挥发过程分别符合三维扩散的Jander方程、三维扩散的G-B方程和二维扩散的Valensi方程,挥发过程的表观活化能分别为1043.02±12.29,253.15±7.63和314.46±6.04 kJ/mol。等温动力学研究表明:在1100-1250℃保温0-30min和1100-1200℃保温30-90min时,钛精矿中铁的还原分别受界面化学反应控制和内扩散控制,还原过程的表观活化能分别为207.92 kJ/mol和521.47 kJ/mol;钛精矿整体还原分别受外扩散控制和碳气化反应控制,还原过程的表观活化能为314.57 kJ/mol和162.10 kJ/mol。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TF823
【部分图文】：

及多种金属共生矿床，其钒钛资源在国内外占有重要地位，现已探明的钒钛磁铁矿远景储量超过 100 亿吨，保有储量为 67.3 亿吨（工业储量 25.8 亿吨），其中含钛（TiO2）5.93 亿吨，约占全国钛储量的 90.5 %[6]。随着科技进步，钒钛磁铁矿的综合开发利用日益受到重视和发展。由于攀西地区含钛资源属于多金属共生矿，需要经过选矿富集处理才能得以运用，攀枝花钒钛磁铁矿利用流程如图 1.1 所示。一次选矿后的铁精矿通过高炉和转炉提钒工艺可实现铁和钒的利用，但无法实现钛的利用，钛最终进入渣相。目前这种含钛高炉渣基本无法利用而堆砌如山，既浪费资源，又造成环境严重污染。一次选矿的尾矿经过二次选矿选出的粒状钛铁矿，即钛精矿，可供利用，但该钛精矿的特点是结构致密，固溶了较多的氧化镁，因此选出的钛精矿品位较低，TiO2含量 46 %-47 %，非铁杂质含量高达 11 %-14 %，特别是 MgO 和 CaO 的含量高达 6 %-8 %，给冶练提取带来一定困难[1]，若采用常规的硫酸法工艺将消耗更多的酸，带来较高的成本和环境污染问题。

高炉烟尘提取铅锌等等，也很有应用前景的[49]。真空冶金的理究也得到发展，金属及合金在真空中的挥发性、粗金属和合金性、过程的热力学和动力学规律、基本热力学数据的研究等等已到充实。真空冶金的历史很短，还不到一个世纪，许多问题还未研究，种不同性质的物料的真空设备，及其品种、数量和基本理论都研发展，创造出更多的设备以满则生产的需要[49]。空冶金的优点技术的发展、理论研究的深入，为现代科学技术起到了奠基和领域中应用真空技术，也成为自然而然的发展结果，解决了很的问题。从理论计算方面来说，运用 FactSage7.2 软件计算了的蒸汽压与沸点之间的关系如图 1.2 所示。

图 2.1.钛精矿的 X 射线衍射图Fig. 2.1.XRD diagram of ilmenite concentrate图 2.2 钛精矿中 Fe3O4的透射电镜分析Fig. 2.2 TEM analysis of Fe3O4in ilmenite concentrate验设备所用主要设备如表 2.3 所示。真空碳热还原的主要设备为重庆
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;钛精矿需求良好 海绵钛看涨[J];中国粉体工业;2012年01期

2 张乔;;某选钛企业钛精矿干燥烟气异味问题调查和分析[J];四川环境;2018年02期

3 ;攀钢研究院成功攻克细粒级钛精矿高效成型难题[J];中国有色冶金;2017年02期

4 李凯茂;;攀枝花钛精矿冶炼钛渣的经济品位及电耗分析[J];轻金属;2015年10期

5 杨冬梅;;攀钢钛精矿产量创投产以来新纪录[J];钢铁钒钛;2015年01期

6 熊保群;;2014年钛精矿价格或将触底[J];中国金属通报;2014年02期

7 陈贤幕;;全攀枝花钛精矿冶炼钛渣的生产实践[J];四川冶金;2014年01期

8 孙世杰;;2018年世界钛精矿的总产量将超过850万吨[J];粉末冶金工业;2014年04期

9 叶恩东;;攀枝花钛精矿氧化改性研究[J];无机盐工业;2014年10期

10 王运锋;;钛精矿氮掺杂改性及其可见光催化活性研究[J];钛工业进展;2013年06期

相关博士学位论文 前4条

1 黄孟阳;高钙镁钛精矿制备高品质富钛料新工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2008年

2 雷鹰;微波强化还原低品位钛精矿新工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2011年

3 康艳红;含钛矿物催化降解废水中硝基苯的研究[D];东北大学;2009年

4 李雨;典型冶金物料的微波及组合干燥应用研究[D];昆明理工大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 吕晓东;真空碳热还原钛精矿的动力学研究[D];贵州大学;2019年

2 吕鑫禹;钛精矿SPS碳热还原及反应烧结TiC基金属陶瓷[D];海南大学;2015年

3 刘鹏胜;预处理对攀枝花钛精矿真空碳热还原的影响[D];贵州大学;2017年

4 陈格;大型密闭直流电炉冶炼酸溶钛渣工艺参数调整及应用研究[D];昆明理工大学;2013年

5 刘泽伟;钒钛磁铁矿中钛的全浮选工艺研究[D];华北理工大学;2017年

6 贺涛;攀钢选钛厂强磁尾矿再选工艺研究[D];昆明理工大学;2015年

7 牛芬;大型直流电弧炉冶炼钛渣原料[D];昆明理工大学;2012年

8 岳跃辉;钛精矿的真空碳热还原实验研究[D];贵州大学;2016年

9 赵常青;钛精矿制取富钛料新工艺的研究[D];昆明理工大学;2010年

10 向俊一;云南钛精矿制备高品质人造金红石技术研究[D];西华大学;2015年

本文编号：2850004