白云鄂博铁精矿预还原烧结矿制备过程中气化脱磷的动力学研究
发布时间：2021-11-19 16:49
近几年来,我国经济平稳快速发展,带动了我国钢铁企业的回暖,同时对铁矿石的消耗也不断增加,而我国高品质铁矿石资源较少,以至于对国外铁矿石进口依赖程度较高。为了能更好的综合利用我国丰富的中高磷铁矿资源,本文对白云鄂博铁精矿预还原烧结过程中磷的气化脱除做出研究。其目的是加快预还原烧结气化脱磷反应速率,减少还原出的磷气体在预还原烧结过程中的停留时间,防止磷气体再次进入金属铁相,更多的脱除白云鄂博铁精矿中的磷元素。本实验采用热综合分析仪对烧结过程进行研究,获得TG-DSC曲线,计算气化脱磷反应活化能,确定反应机理函数,揭示气化脱磷反应机制,从而为预还原烧结气化脱磷反应提供动力学理论支持。预还原烧结工艺采用负压（0.9atm）操作,并非在1atm下（标准状态）进行,所以通过FactSage热力学软件对标准及非标准态下脱磷反应进行计算并分析,结果表明,添加Na2CO3纯试剂、改变碱度以及负压操作三个方面可以改善预还原烧结过程中磷的气化脱除,理论计算结果表明磷灰石的碳热开始还原温度由1750K降低到1054K。为探明预还原烧结气化脱磷反应动力学机理,通过实验...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005-2017年铁矿石进口数量变化及同比增长图
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-要以磷灰石和独居石两种形式存在，再加上扫描电镜的观察白云鄂博矿石含磷矿物大多富集在铁矿物周边被脉石成分所包裹，含磷矿物独居石和磷灰石即有相互依存的也有单独存在的。赵伟[65]等研究“白云鄂博矿预还原烧结工艺对脱磷的影响”，白云鄂博原矿实验模拟预还原烧结工艺脱磷的最佳条件为：配碳量为15%，焙烧温度为1050℃，碱度为0.5，配加5%Na2CO3，达到最佳脱磷率31.61%。还原生成的磷气体易与金属铁结合形成FexP化合物，使得气化脱磷增加趋势变得较为缓慢。陈衍彪等[63]对白云鄂博铁精矿预还原烧结过程中磷的迁移行为进行研究，确定适宜的铁精矿气化脱磷工艺条件，采用理论分析和试验研究相结合的方法，开展从宏观到微观尺度的深度还原过程中磷元素反应特性的基础性研究，为实现预还原烧结过程中磷元素迁移走向的控制提供理论支撑。白云鄂博铁矿属于中磷铁矿，其储量高达14亿吨，探明其中矿石成分、磷的赋存状态以及周围的脉石成分，是研究预还原烧结矿制备过程中气化脱磷动力学的先前工作。如果在预烧结过程中通过添加某种脱磷剂及改变动力学条件，可以使磷元素转变为稳定的磷气体并排出，这一研究将对预还原烧结矿实际生产过程中气化脱磷具有重大指导意义[10~13]。为研究白云鄂博铁精矿矿物组成进行了X衍射分析，如图1.2所示。图1.2白云鄂博铁精矿的XRD分析图谱运用扫描电镜对白云鄂博矿进行微观形貌观察及元素面扫描分析，如图1.3所示。
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.3白云鄂博原矿扫描电镜与能谱分析：(a)白云鄂博块矿形貌;(b)-(h)分别对应铁元素、氧元素、磷元素、硅元素、硒元素、铝元素、钙元素分布；(i)-(l)分别对应ABCD点的能谱分析白云鄂博铁精矿主要矿物组成及相对含量检测结果，如表1.1。表1.1白云鄂博铁精矿中主要矿物组成及百分含量（wt%）矿物磁铁矿黄铁矿磁黄铁矿赤铁矿萤石白云石闪石含量/%84.050.461.217.910.460.051.47其他（含量/%）：重晶石、石英、方解石、菱铁矿。白云鄂博铁精矿主要矿物组成主要为Fe3O4，并有少量的黄铁矿、赤铁矿、脉石等，经过选矿铁精矿脉石及各种杂质占比降低，X射线衍射分析并不明显。为了更进一步了解白云鄂博铁精矿成分，也对其进行了磷的物相分析，如表1.2。表1.2白云鄂博铁精矿中磷的物相及分布（wt%）赋存状态磷灰石独居石总磷占有率/%84.6215.38100.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]高磷铁水脱磷的热力学分析[J]. 周进东,黄治成. 武汉科技大学学报. 2018(03)
[2]转炉钢渣气化脱磷反应的热力学分析及试验[J]. 王艺慈,李海洋,李双威,罗果萍. 钢铁研究学报. 2016(06)
[3]温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原影响[J]. 何鹏,王海风,高建军. 中国冶金. 2016(04)
[4]高磷赤铁矿气化脱磷热力学研究[J]. 张伟,付俊凯,邢宏伟,田铁磊,王辉. 钢铁钒钛. 2015(04)
[5]高磷赤铁矿气化脱磷反应活化能研究[J]. 张伟,付俊凯,王辉,田铁磊,邢宏伟. 烧结球团. 2015(04)
[6]高磷鲕状赤铁矿气化脱磷动力学研究[J]. 张伟,王辉,邢宏伟,田铁磊,李杰. 矿冶工程. 2015(03)
[7]强化鲕状赤铁矿还原磁选脱磷机理研究[J]. 朱德庆,李静华,杜永强,潘建,李晓波. 矿冶工程. 2014(05)
[8]高效利用低价劣质铁矿资源的烧结新技术[J]. 周文涛,胡俊鸽,郭艳玲. 烧结球团. 2014(04)
[9]高磷鲕状赤铁矿烧结过程脱磷的热力学分析[J]. 王辉,邢宏伟,刘帆. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]Distribution behavior of phosphorus in the coal-based reduction of high-phosphorus-content oolitic iron ore[J]. Yong-sheng Sun,Yue-xin Han,Peng Gao,Duo-zhen Ren. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(04)
博士论文
[1]高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷元素迁移控制基础研究[D]. 李国峰.东北大学 2017
[2]高磷鲕状赤铁矿石深度还原基础研究[D]. 孙永升.东北大学 2015
硕士论文
[1]包钢转炉渣微波碳热还原脱磷研究[D]. 李海洋.内蒙古科技大学 2015
[2]高磷鲕状赤铁矿烧结气化脱磷的研究[D]. 王辉.华北理工大学 2015
[3]CaO-SiO2-P2O5-FeO渣系脱磷动力学的研究[D]. 王强.东北大学 2012
[4]高磷矿烧结脱磷研究[D]. 田铁磊.河北联合大学 2012
[5]焦炭颗粒与二氧化碳气化过程的实验与动力学模型的研究[D]. 周玮.上海交通大学 2008
[6]高磷赤铁矿酸浸降磷及浸出液综合利用的研究[D]. 余盛颖.武汉理工大学 2007
[7]流动氮气条件下熔渣气化脱磷的热力学与动力学基础研究[D]. 项利.河北理工大学 2005
本文编号：3505458
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005-2017年铁矿石进口数量变化及同比增长图
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-要以磷灰石和独居石两种形式存在，再加上扫描电镜的观察白云鄂博矿石含磷矿物大多富集在铁矿物周边被脉石成分所包裹，含磷矿物独居石和磷灰石即有相互依存的也有单独存在的。赵伟[65]等研究“白云鄂博矿预还原烧结工艺对脱磷的影响”，白云鄂博原矿实验模拟预还原烧结工艺脱磷的最佳条件为：配碳量为15%，焙烧温度为1050℃，碱度为0.5，配加5%Na2CO3，达到最佳脱磷率31.61%。还原生成的磷气体易与金属铁结合形成FexP化合物，使得气化脱磷增加趋势变得较为缓慢。陈衍彪等[63]对白云鄂博铁精矿预还原烧结过程中磷的迁移行为进行研究，确定适宜的铁精矿气化脱磷工艺条件，采用理论分析和试验研究相结合的方法，开展从宏观到微观尺度的深度还原过程中磷元素反应特性的基础性研究，为实现预还原烧结过程中磷元素迁移走向的控制提供理论支撑。白云鄂博铁矿属于中磷铁矿，其储量高达14亿吨，探明其中矿石成分、磷的赋存状态以及周围的脉石成分，是研究预还原烧结矿制备过程中气化脱磷动力学的先前工作。如果在预烧结过程中通过添加某种脱磷剂及改变动力学条件，可以使磷元素转变为稳定的磷气体并排出，这一研究将对预还原烧结矿实际生产过程中气化脱磷具有重大指导意义[10~13]。为研究白云鄂博铁精矿矿物组成进行了X衍射分析，如图1.2所示。图1.2白云鄂博铁精矿的XRD分析图谱运用扫描电镜对白云鄂博矿进行微观形貌观察及元素面扫描分析，如图1.3所示。
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.3白云鄂博原矿扫描电镜与能谱分析：(a)白云鄂博块矿形貌;(b)-(h)分别对应铁元素、氧元素、磷元素、硅元素、硒元素、铝元素、钙元素分布；(i)-(l)分别对应ABCD点的能谱分析白云鄂博铁精矿主要矿物组成及相对含量检测结果，如表1.1。表1.1白云鄂博铁精矿中主要矿物组成及百分含量（wt%）矿物磁铁矿黄铁矿磁黄铁矿赤铁矿萤石白云石闪石含量/%84.050.461.217.910.460.051.47其他（含量/%）：重晶石、石英、方解石、菱铁矿。白云鄂博铁精矿主要矿物组成主要为Fe3O4，并有少量的黄铁矿、赤铁矿、脉石等，经过选矿铁精矿脉石及各种杂质占比降低，X射线衍射分析并不明显。为了更进一步了解白云鄂博铁精矿成分，也对其进行了磷的物相分析，如表1.2。表1.2白云鄂博铁精矿中磷的物相及分布（wt%）赋存状态磷灰石独居石总磷占有率/%84.6215.38100.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]高磷铁水脱磷的热力学分析[J]. 周进东,黄治成. 武汉科技大学学报. 2018(03)
[2]转炉钢渣气化脱磷反应的热力学分析及试验[J]. 王艺慈,李海洋,李双威,罗果萍. 钢铁研究学报. 2016(06)
[3]温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原影响[J]. 何鹏,王海风,高建军. 中国冶金. 2016(04)
[4]高磷赤铁矿气化脱磷热力学研究[J]. 张伟,付俊凯,邢宏伟,田铁磊,王辉. 钢铁钒钛. 2015(04)
[5]高磷赤铁矿气化脱磷反应活化能研究[J]. 张伟,付俊凯,王辉,田铁磊,邢宏伟. 烧结球团. 2015(04)
[6]高磷鲕状赤铁矿气化脱磷动力学研究[J]. 张伟,王辉,邢宏伟,田铁磊,李杰. 矿冶工程. 2015(03)
[7]强化鲕状赤铁矿还原磁选脱磷机理研究[J]. 朱德庆,李静华,杜永强,潘建,李晓波. 矿冶工程. 2014(05)
[8]高效利用低价劣质铁矿资源的烧结新技术[J]. 周文涛,胡俊鸽,郭艳玲. 烧结球团. 2014(04)
[9]高磷鲕状赤铁矿烧结过程脱磷的热力学分析[J]. 王辉,邢宏伟,刘帆. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]Distribution behavior of phosphorus in the coal-based reduction of high-phosphorus-content oolitic iron ore[J]. Yong-sheng Sun,Yue-xin Han,Peng Gao,Duo-zhen Ren. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(04)
博士论文
[1]高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷元素迁移控制基础研究[D]. 李国峰.东北大学 2017
[2]高磷鲕状赤铁矿石深度还原基础研究[D]. 孙永升.东北大学 2015
硕士论文
[1]包钢转炉渣微波碳热还原脱磷研究[D]. 李海洋.内蒙古科技大学 2015
[2]高磷鲕状赤铁矿烧结气化脱磷的研究[D]. 王辉.华北理工大学 2015
[3]CaO-SiO2-P2O5-FeO渣系脱磷动力学的研究[D]. 王强.东北大学 2012
[4]高磷矿烧结脱磷研究[D]. 田铁磊.河北联合大学 2012
[5]焦炭颗粒与二氧化碳气化过程的实验与动力学模型的研究[D]. 周玮.上海交通大学 2008
[6]高磷赤铁矿酸浸降磷及浸出液综合利用的研究[D]. 余盛颖.武汉理工大学 2007
[7]流动氮气条件下熔渣气化脱磷的热力学与动力学基础研究[D]. 项利.河北理工大学 2005
本文编号：3505458
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