高磷鮞狀赤鐵礦制備碳化鐵及產(chǎn)物脫磷的研究.pdf

1、我國高磷鮞狀赤鐵礦儲量達(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873K～1073K采用氣基(H2/CH4)還原-碳化制備碳化鐵，研究了溫度及礦粉粒度對碳化鐵生成的影響并建立了動力學(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，對碳化鐵產(chǎn)物進(jìn)行球磨磁選

2、，研究球磨時間和球料比對碳化鐵產(chǎn)物Fe-P分離的影響，實驗結(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)計算，以含磷氣相相對分壓(Pp/P0)達(dá)到0.001為例計算反應(yīng)平衡得出:H2/CH4還原磷灰石時，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1599K，生成物可能是CaSiO3或者是CaAl2Si2O8。
　　(2)高磷鮞狀赤鐵礦的赤鐵礦大多呈

3、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923K～1073K時，先利用H2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923K時，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，溫度越高，還

4、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1023K以上時，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1023K。溫度對反應(yīng)速率的影響要大于礦粉粒度。
　　(5)973K～1023K，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44.95kJ·mol-1。
　　(6)球料比15

5、∶1，隨著球磨時間從2h增加至6h，混合物的粒徑從6.48μm下降至5.23μm，球磨時間越長，平均粒徑越小;球磨時間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，球磨時間為6h，球料比15∶1的脫磷率最高，最高脫磷率為81.33％，此時碳化鐵收得率只有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