【摘要】：我國高磷鮞狀赤鐵礦儲(chǔ)量達(dá)37.2億噸,但因多種礦物緊密共生,嵌布粒度極細(xì),選礦脫磷尤為困難,至今尚未被開發(fā)利用,而碳化鐵可作為優(yōu)質(zhì)的廢鋼代用品,以其特有的物理、化學(xué)性質(zhì)以及生產(chǎn)條件而受到廣泛的關(guān)注。本論文以高磷鮞狀赤鐵礦粉為原料,在873 K~1073 K采用氣基(H_2/CH4)還原-碳化制備碳化鐵,研究了溫度及礦粉粒度對(duì)碳化鐵生成的影響并建立了動(dòng)力學(xué)模型。在最佳溫度和礦粉粒度下利用高磷鮞狀赤鐵礦粉批量制備了碳化鐵,對(duì)碳化鐵產(chǎn)物進(jìn)行球磨磁選,研究球磨時(shí)間和球料比對(duì)碳化鐵產(chǎn)物Fe-P分離的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:(1)采用Ca3(PO4)2-SiO2和Ca3(PO4)2-SiO2-Al2O3體系進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算,以含磷氣相相對(duì)分壓(P/0)達(dá)到0.001為例計(jì)算反應(yīng)平衡得出:H_2/CH4還原磷灰石時(shí),磷灰石中的磷被還原揮發(fā)的主要形式為P2,反應(yīng)開始溫度高于1599 K,生成物可能是CaSiO3或者是Ca Al2Si2O8。(2)高磷鮞狀赤鐵礦的赤鐵礦大多呈鮞粒狀分布,石英結(jié)晶顆粒較粗大,與赤鐵礦邊界清楚;磷灰石主要以鮞環(huán)的形式成同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)存在,嵌布粒度極細(xì);綠泥石主要充填于赤鐵礦微晶間,與赤鐵礦的礦物結(jié)合方式較為復(fù)雜。(3)溫度在923 K~1073 K時(shí),先利用H_2還原后利用CH4碳化高磷鮞狀赤鐵礦,可以成功制備出碳化鐵,碳化鐵的平均粒徑在2.5μm左右;溫度低于923 K時(shí),高磷鮞狀赤鐵礦可以被還原,但不能被碳化。(4)利用高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵時(shí),溫度越高,還原越快;在碳化階段,碳化速度隨著溫度的升高也有明顯的增加。但當(dāng)溫度在1023 K以上時(shí),還原速率和碳化速率隨溫度升高均未發(fā)生明顯變化。綜合考慮,高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵的最佳溫度為1023 K。溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響要大于礦粉粒度。(5)973 K~1023 K,高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵的最佳粒度為120~160目。礦粉粒度在120~160目礦粉的反應(yīng)活化能最低,還原反應(yīng)活化能為44.95 kJ?mol-1。(6)球料比15:1,隨著球磨時(shí)間從2h增加至6h,混合物的粒徑從6.48μm下降至5.23μm,球磨時(shí)間越長,平均粒徑越小;球磨時(shí)間6h,隨著球料比從10:1增加至20:1,混合物的粒徑從6.01μm下降至4.40μm,球料比越大,平均粒徑越小。碳化產(chǎn)物球磨磁選時(shí),球磨時(shí)間為6h,球料比15:1的脫磷率最高,最高脫磷率為81.33%,此時(shí)碳化鐵收得率只有19.33%。綜合考慮,球磨磁選并不是一種很好的方法,通過單純的物理分離方式很難達(dá)到很好的Fe-P分離效果。
【圖文】：

礦物礦物為中心，，形成同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)，相互之間嵌布結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且嵌布粒度細(xì)；鮞粒之間零星分布著一些含鐵金屬礦物和脈石礦物。如圖 1.1，通過光學(xué)顯鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)該鐵礦石呈鮞狀結(jié)構(gòu)，細(xì)微散布的赤鐵礦被鎖定在鮞狀顆粒核心和中間環(huán)[16]。

礦粒度為-200 目占 73%時(shí)采用浮硫-弱磁磁選-兩次強(qiáng)磁磁中磷的含量由 0.40%降低到 0.25%，鐵回收率達(dá)到 95%，取其工藝過程如圖 1.2 所示[20]。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF04

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646793