鉻鐵礦強(qiáng)氧化焙燒理論與技術(shù)研究.pdf

1、分類號(hào)VDC博士學(xué)位論文密級(jí)鉻鐵礦強(qiáng)氧化焙燒理論與技術(shù)研究TheoryandTechnonlogyforIntensifiedOxidativeRoastingofChromiteore作者姓名：齊天貴學(xué)科方向：有色金屬冶金院(系、所)：冶金科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)老師：李小斌教授論文答辯日期2111二!。薌擴(kuò)答辯委員會(huì)主席互!壘二∥中南大學(xué)2011年11月中南大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要鉻鹽是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中不可或缺的重要原料，但鉻鹽屬于高

2、?；瘜W(xué)品，其生產(chǎn)過(guò)程造成的嚴(yán)重污染問(wèn)題一直制約著鉻鹽工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。推動(dòng)鉻鹽生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)鉻鹽生產(chǎn)的清潔化是鉻鹽工業(yè)面臨的重大研究課題。無(wú)鈣焙燒工藝是我國(guó)今后一段時(shí)期鉻鹽工業(yè)的主要發(fā)展方向，但傳統(tǒng)無(wú)鈣焙燒過(guò)程還存在鉻氧化率和回收率低、物料流量大、鉻渣利用困難等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了該工藝在我國(guó)的推廣應(yīng)用。深入研究無(wú)鈣焙燒過(guò)程爐料組分的反應(yīng)行為及相互影響規(guī)律，明確鉻鐵礦氧化焙燒過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)我國(guó)鉻鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展尤為重要。本文在

3、熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，研究了鉻鐵礦中的含鐵、含鋁等主要組分在氧化焙燒過(guò)程的反應(yīng)行為以及它們對(duì)鉻氧化動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律；通過(guò)研究鉻鐵礦無(wú)鈣焙燒過(guò)程鉻的氧化動(dòng)力學(xué)和物料結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，提出了鉻氧化過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理，并對(duì)無(wú)返渣條件下鉻鐵礦的強(qiáng)氧化焙燒技術(shù)進(jìn)行了研究；基于無(wú)鈣鉻渣中鐵化合物的賦存狀態(tài)，研究了鐵在多元體系中的分離富集行為，提出了經(jīng)濟(jì)高效綜合利用鉻渣的方法。主要研究結(jié)果和進(jìn)展如下：1)熱力學(xué)計(jì)算表明，在鉻鐵礦氧化焙燒條件下，Na2C03與

4、鉻鐵礦中含鉻尖晶石反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2Cr04的同時(shí)可與鉻鐵礦中的雜質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na20Fe203、Na20A1203、Na20Si02等二元鈉鹽化合物和Na3MgAlSi208、Na20A1203“2Si02等多元鈉鹽化合物；在熱力學(xué)上，上述二元鈉鹽化合物可進(jìn)一步與含鉻尖晶石反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2Cr04，而多元鈉鹽化合物比Na2Cr04更穩(wěn)定，不能繼續(xù)與含鉻尖晶石反應(yīng)。鉻鐵礦中的含鎂組分在氧化焙燒過(guò)程中形成穩(wěn)定的MgOFe203、MgOA12

5、03、MgOSi02和2MgOSi02等含鎂化合物，這些含鎂化合物可被過(guò)量的Na2C03分解而轉(zhuǎn)化為鈉鹽化合物和游離的MgO。2)在高溫條件下MgOFe203、Fe203等含鐵化合物可與Na2C03迅速反應(yīng)生成Na20Fe203，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合固固反應(yīng)擴(kuò)散控制模型。Na20Fe203可與含鉻尖晶石反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為Na2Cr04，但鉻的氧化速率遠(yuǎn)低于相同條件下Na2C03與含鉻尖晶石反應(yīng)時(shí)鉻的氧化速率。在含鉻尖晶石氧化過(guò)程中，含鐵組分能夠