钒钛磁铁矿钠化熔分提钒技术研究
发布时间：2021-03-25 05:23
钒钛磁铁矿是一种多种有价金属复合共生,多矿相交错共存,综合利用价值高,利用潜力大的复杂矿种,其中的铁、钒、钛储量丰富,是重要的战略资源。现行钒钛磁铁矿冶炼工艺中普遍存在工艺流程长短、经济效益高低、环境负荷大小与资源利用率高低的矛盾问题。为了有效利用南非某矿区钒钛磁铁矿中的有价金属,特别是其中储量丰富的钒元素,采用钠化-还原-熔分耦合工艺将钒钛磁铁矿铁的还原、钒的氧化钠化以及体系的熔分在一个步骤中完成,同时实现了熔渣中钒向水溶性钒酸盐的转化,后续工艺中通过水浸提钒,就能够实现钒与钛的有效分离。为此本论文进行了钒钛磁铁矿钠化-还原-熔分耦合过程的热力学可行性分析,并依此为基础进行系列实验并通过响应曲面法优化实验,探究耦合过程中配煤量、配碱量、还原熔分温度以及时间的作用规律,通过系统研究主要取得了以下成果:（1）热力学分析表明,钒氧化物与Na2CO3氧化钠化生成易溶于水的钒酸盐的反应以及铁氧化物还原生成金属铁的反应在一定冶炼温度下能够自发进行。V3+化合物被氧化为V5+化合物后能够被固体碳还原,因此在冶炼过程中,配煤量、温度以...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
南非钒钛磁铁矿岩相分析照片
西安建筑科技大学硕士学位论文26图3.2南非钒钛磁铁矿岩相分析照片图3.3所示为TiO2-Al2O3–MgO–CaO-SiO2五元渣系相图，根据南非原矿粉中各组分含量，其位于相图中▲号标记处，此时的渣相组成主要为TiO2、Al2TiO5、Al2O3以及MgTiO3等，Factsage计算矿物熔化温度为1595.16℃以上。图3.3TiO2-Al2O3–MgO–CaO-SiO2五元渣系相图（2）还原剂无烟煤为直接还原工艺中常用的还原剂，其组分分析如表3.2所示。无烟煤固定碳和灰分分别为79.57%和9.78%。还原剂中的灰分与原矿物中的脉石氧化物是渣铁熔分所得熔渣产品的主要成分，对熔渣性质有重要影响。同时，冶炼过程中的还原环境主要依赖于还原煤中的固定碳，其含量的高低对矿物冶炼有重要影响。
西安建筑科技大学硕士学位论文283.1.4实验方法（1）熔分样品的制备实验将钒钛磁铁矿原矿石烘干6个小时后，通过震荡破碎机破碎3分钟，得到钒钛磁铁矿原矿粉。在100g钒钛磁铁矿矿粉中按比例配加无烟煤作为还原剂，Na2CO3（分析纯）作为钠化剂，简单混匀后喷洒一定量的去离子水进行二次混匀，然后将得到的混匀料转入石墨坩埚（Ф60×90）中。将石墨坩埚放置于升至指定温度的箱式炉中，反应指定时间后，将熔融液体倾倒于模具中，可得到铁块与熔渣，对铁块以及熔渣称重，并制样进行检测。模具尺寸如图3.4所示。图3.4倾铸模具（单位：mm）（2）熔渣的水浸实验将焙烧后得到的熔渣在震荡破碎机中破碎3min后，取5g置于离心管中，并按照5：1液固比配加去离子水。将离心管置于温度恒定在90℃的油浴锅中，期间利用磁力搅拌器以300r/min的转速持续搅拌2h，然后通过真空抽滤器抽滤，烘干后得到质量为‘的浸出渣，将浸出渣制样并检测其钒含量，记为‘。钒元素的浸出率计算公式：μ=(1‘ב×5)×100%（3-1）式中：-i号熔渣的钒元素的浸出率，%；Ri-i号熔渣中钒元素的质量分数，%；‘-i号熔渣浸出后钒元素的质量分数，%；
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属钒的用途及其制备方法[J]. 李建兵,马治龙. 云南冶金. 2019(06)
[2]钒渣焙烧工艺钠盐附加剂的选择[J]. 宋桂颖,王震宇,周桂红,冯国晟,唐凤霞. 北方钒钛. 2019(04)
[3]钒渣加NaOH块样焙烧条件对块样孔隙率和钒提取率的影响[J]. 陈杨,方孝红,沈少波. 稀有金属与硬质合金. 2019(05)
[4]中国钒矿资源及供需形势分析[J]. 高永璋. 中国矿业. 2019(S2)
[5]响应曲面法优化红土镍矿富集镍[J]. 杨双平,曹栓伟,贺峰. 钢铁研究学报. 2019(10)
[6]球团化钒渣制备与固化技术研究[J]. 郭继科,付自碧,叶露,蒋霖. 钢铁钒钛. 2019(05)
[7]利用二元钠盐体系处理钒渣的清洁焙烧工艺[J]. 滕艾均,徐红红,薛向欣. 东北大学学报(自然科学版). 2019(09)
[8]钒产业2018年年度评价[J]. 陈东辉. 河北冶金. 2019(08)
[9]攀西低品位钒钛磁铁矿综合利用生产实践[J]. 薛忠言. 现代矿业. 2019(08)
[10]钒对低碳钢动态再结晶的影响规律研究[J]. 熊雪刚,张开华,王羿,叶晓瑜. 钢铁钒钛. 2019(04)
博士论文
[1]高铬型钒钛磁铁矿还原钠化熔分耦合新技术研究[D]. 张以敏.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]钒钛磁铁矿金属化还原—分选新工艺基础研究[D]. 陈双印.东北大学 2016
硕士论文
[1]碱熔盐体系中钒钛磁铁矿还原过程物相转变规律[D]. 史丽羽.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]辽西钒钛磁铁矿工艺矿物学及选矿预富集工艺研究[D]. 许承宝.武汉科技大学 2018
[3]钒钛磁铁矿精矿直接还原技术的研究[D]. 杨勇霞.东北大学 2014
[4]钒钛磁铁矿固态还原法铁与钒钛分离研究[D]. 李朋.东北大学 2013
[5]高炉冶炼钒钛磁铁矿钒还原机理研究[D]. 王永红.重庆大学 2010
本文编号：3099112
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
南非钒钛磁铁矿岩相分析照片
西安建筑科技大学硕士学位论文26图3.2南非钒钛磁铁矿岩相分析照片图3.3所示为TiO2-Al2O3–MgO–CaO-SiO2五元渣系相图，根据南非原矿粉中各组分含量，其位于相图中▲号标记处，此时的渣相组成主要为TiO2、Al2TiO5、Al2O3以及MgTiO3等，Factsage计算矿物熔化温度为1595.16℃以上。图3.3TiO2-Al2O3–MgO–CaO-SiO2五元渣系相图（2）还原剂无烟煤为直接还原工艺中常用的还原剂，其组分分析如表3.2所示。无烟煤固定碳和灰分分别为79.57%和9.78%。还原剂中的灰分与原矿物中的脉石氧化物是渣铁熔分所得熔渣产品的主要成分，对熔渣性质有重要影响。同时，冶炼过程中的还原环境主要依赖于还原煤中的固定碳，其含量的高低对矿物冶炼有重要影响。
西安建筑科技大学硕士学位论文283.1.4实验方法（1）熔分样品的制备实验将钒钛磁铁矿原矿石烘干6个小时后，通过震荡破碎机破碎3分钟，得到钒钛磁铁矿原矿粉。在100g钒钛磁铁矿矿粉中按比例配加无烟煤作为还原剂，Na2CO3（分析纯）作为钠化剂，简单混匀后喷洒一定量的去离子水进行二次混匀，然后将得到的混匀料转入石墨坩埚（Ф60×90）中。将石墨坩埚放置于升至指定温度的箱式炉中，反应指定时间后，将熔融液体倾倒于模具中，可得到铁块与熔渣，对铁块以及熔渣称重，并制样进行检测。模具尺寸如图3.4所示。图3.4倾铸模具（单位：mm）（2）熔渣的水浸实验将焙烧后得到的熔渣在震荡破碎机中破碎3min后，取5g置于离心管中，并按照5：1液固比配加去离子水。将离心管置于温度恒定在90℃的油浴锅中，期间利用磁力搅拌器以300r/min的转速持续搅拌2h，然后通过真空抽滤器抽滤，烘干后得到质量为‘的浸出渣，将浸出渣制样并检测其钒含量，记为‘。钒元素的浸出率计算公式：μ=(1‘ב×5)×100%（3-1）式中：-i号熔渣的钒元素的浸出率，%；Ri-i号熔渣中钒元素的质量分数，%；‘-i号熔渣浸出后钒元素的质量分数，%；
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属钒的用途及其制备方法[J]. 李建兵,马治龙. 云南冶金. 2019(06)
[2]钒渣焙烧工艺钠盐附加剂的选择[J]. 宋桂颖,王震宇,周桂红,冯国晟,唐凤霞. 北方钒钛. 2019(04)
[3]钒渣加NaOH块样焙烧条件对块样孔隙率和钒提取率的影响[J]. 陈杨,方孝红,沈少波. 稀有金属与硬质合金. 2019(05)
[4]中国钒矿资源及供需形势分析[J]. 高永璋. 中国矿业. 2019(S2)
[5]响应曲面法优化红土镍矿富集镍[J]. 杨双平,曹栓伟,贺峰. 钢铁研究学报. 2019(10)
[6]球团化钒渣制备与固化技术研究[J]. 郭继科,付自碧,叶露,蒋霖. 钢铁钒钛. 2019(05)
[7]利用二元钠盐体系处理钒渣的清洁焙烧工艺[J]. 滕艾均,徐红红,薛向欣. 东北大学学报(自然科学版). 2019(09)
[8]钒产业2018年年度评价[J]. 陈东辉. 河北冶金. 2019(08)
[9]攀西低品位钒钛磁铁矿综合利用生产实践[J]. 薛忠言. 现代矿业. 2019(08)
[10]钒对低碳钢动态再结晶的影响规律研究[J]. 熊雪刚,张开华,王羿,叶晓瑜. 钢铁钒钛. 2019(04)
博士论文
[1]高铬型钒钛磁铁矿还原钠化熔分耦合新技术研究[D]. 张以敏.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]钒钛磁铁矿金属化还原—分选新工艺基础研究[D]. 陈双印.东北大学 2016
硕士论文
[1]碱熔盐体系中钒钛磁铁矿还原过程物相转变规律[D]. 史丽羽.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]辽西钒钛磁铁矿工艺矿物学及选矿预富集工艺研究[D]. 许承宝.武汉科技大学 2018
[3]钒钛磁铁矿精矿直接还原技术的研究[D]. 杨勇霞.东北大学 2014
[4]钒钛磁铁矿固态还原法铁与钒钛分离研究[D]. 李朋.东北大学 2013
[5]高炉冶炼钒钛磁铁矿钒还原机理研究[D]. 王永红.重庆大学 2010
本文编号：3099112
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