基于還原法的高鋁鐵礦石鋁鐵分離基礎(chǔ)及新工藝研究.pdf

1、中南大學(xué)博士學(xué)位論文基于還原法的高鋁鐵礦石鋁鐵分離基礎(chǔ)及新工藝研究姓名：劉牡丹申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：鋼鐵冶金指導(dǎo)教師：邱冠周姜濤201005013、純物質(zhì)體系還原焙燒過程中各組分物相變化研究(1)在Fc203一A1203Si02Na2S04體系，600“C“700℃時(shí)，鐵的物相為Fe3C、FelxS和NaFeS2；800℃“1000℃時(shí)，鐵的物相為Fe和NaFeS2；1150℃時(shí)鐵的物相為FeO、Fe、NaFeS2和NaFe3Si20

2、6；1250“C時(shí)鐵的物相為FeO、Fe、NaFeS2和(Feo88Alo12)(A1188Feo12)04。Si02、A1203在700“C與硫酸鈉反應(yīng)生成鋁硅酸鈉。(2)在Fe203A1203Si02Na2C03體系，400“C700“C時(shí)，鐵的物相為Fe3C、FeO和Fe304；800℃““1100℃時(shí)，鐵的物相為Fe。Si02與A1203在550℃時(shí)反應(yīng)生成A1203Si02，同時(shí)鋁硅酸鈉開始大量生成。(3)在Fc203Si02

3、Na2S04體系，600℃時(shí)，鐵的物相有Fe3C、FeO、FeS、NaFeS2；740℃時(shí)鐵的物相有FeO、Fe和FeS；800℃時(shí)鐵的物相為FeO、Fe、FeS和NaFe02_35Si0175；900“C“1000℃時(shí)鐵的物相是FeO和Fe：1100“C鐵的物相為FeO、Fe、FeOSi02和Fe2Si04。Si02在800“C時(shí)與鐵、鈉反應(yīng)生成NaFe0235Sio175，900℃時(shí)與硫酸鈉反應(yīng)生成Na2Si205，1100“C時(shí)與

4、FeO反應(yīng)生成硅酸鐵。(4)在Fe203A1203Na2S04體系，600“C“700“C時(shí)，鐵的物相以Fe3C、Fe304和NaFeS2為主，800℃“1100“C時(shí)，鐵的物相以Fe和NaFeS2為主。觸203與硫酸鈉在740℃時(shí)開始反應(yīng)生成鋁酸鈉。4、還原焙燒過程中鐵、鋁、硅礦物分離的微觀機(jī)制研究(1)物相研究表明，高鋁鐵礦石不添加鈉鹽還原焙燒，鐵氧化物部分被還原成無磁性的YFe，難以通過磁選回收；添加鈉鹽后，鐵氧化物的還原得到改善

5、，脈石礦物A1203、Si02與鈉鹽發(fā)生反應(yīng)生成鋁硅酸鈉。(2)還原球團(tuán)顯微結(jié)構(gòu)研究表明，不添加鈉鹽還原，大部分鐵礦物與鋁、硅礦物結(jié)合緊密；碳酸鈉能促進(jìn)鐵氧化物的還原，但是鐵晶粒數(shù)目多、粒度小，與脈石礦物鋁硅酸鈉結(jié)合較緊密；添加硫酸鈉還原，鐵晶粒與脈石礦物界限分明；硼砂能促進(jìn)鐵晶粒沿邊界析出連接長(zhǎng)大，使得鐵晶粒間相互連接成一個(gè)整體。(3)還原氣氛鈉鹽熔融性質(zhì)研究表明，硫酸鈉存在的還原體系將新生成S、Na2S、FeS等物質(zhì)，在局部形成液相

6、，為鐵離子的擴(kuò)散提供通道。而碳酸鈉存在的還原體系，鐵離子的遷移只能通過固相擴(kuò)散進(jìn)行，遷移阻力較大，因此鐵晶粒與脈石礦物的界限不及添加硫酸鈉時(shí)分明。(4)硫酸鈉和碳酸鈉均能顯著提高鐵礦石的還原速率，在還原初期，添加碳酸鈉還原速率較硫酸鈉要慢。因此，碳酸鈉存在的還原體系，在還原初期，一方面，鐵氧化物的還原速度較硫酸鈉慢，另一方面，碳酸鈉與鋁、硅礦物反應(yīng)溫度低，速度快，鋁硅酸鈉的快速生成成為鐵離子遷移的壁壘，鐵離子擴(kuò)散的勢(shì)壘增大，不利于鐵晶粒