赤泥直接還原反應(yīng)行為及其還原強(qiáng)化研究.pdf

1、隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)對鐵礦石的需求逐年上升，高品位富礦和易選冶鐵礦資源的日益減少，使一些復(fù)雜含鐵礦物資源的綜合開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實意義。赤泥是氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要廢棄物，其中的有價元素具有綜合開發(fā)利用價值。 本文研究的赤泥是廣西高鐵三水型鋁土礦經(jīng)拜耳法溶出后得到的赤泥，赤泥中含較高的鐵、鋁、硅氧化物，鋁、鐵嵌布關(guān)系十分復(fù)雜，部分鋁以類質(zhì)同象形式存在于鐵礦物中，常規(guī)方法難以分離鐵和其它脈石礦物，采用煤基

2、，直接還原工藝可以實現(xiàn)鐵和其它脈石礦物分離。本文綜合運(yùn)用X-射線衍射、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等分析方法，研究了直接還原過程中鐵、鋁、硅的反應(yīng)行為，為含高鋁、硅的鐵礦物的還原分選提供理論指導(dǎo)，論文的主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)如下： （1）赤泥煤基直接還原-磁選分離研究表明：隨著還原溫度升高，還原時間延長，還原產(chǎn)品磁選分離效果顯著提高。當(dāng)還原溫度為1150℃，還原時間為180min，磨礦細(xì)度-0.074mm含量占89.7％，磁場強(qiáng)度為8×104

3、A/m的條件下得到磁選精礦TFe為72.07％和鐵回收率在79.34％的鐵精礦。 （2）對赤泥反應(yīng)行為研究表明：赤泥中礦物在還原過程中受熱發(fā)生一系列相變反應(yīng)，其中針鐵礦、三水鋁石、一水鋁石、高嶺石首先脫水，然后變成氧化鐵、氧化鋁和二氧化硅等。還原過程中反應(yīng)熱力學(xué)分析表明，鐵氧化物還原生成的FeO相和Al2O3和SiO2反應(yīng)生成鐵橄欖石和鐵尖晶石，這些化合物的生成不利FeO相還原成金屬Fe相。運(yùn)用光學(xué)顯微鏡、X-射線衍射、掃描電鏡

4、分析赤泥還原產(chǎn)品表明，還原產(chǎn)品鐵晶粒顆粒細(xì)小，分布分散；鐵橄欖石和鐵尖晶石等低熔點(diǎn)物生成增加了還原難度，且低熔點(diǎn)物包裹著鐵晶粒顆粒，阻礙了還原氣體的擴(kuò)散與遷移，還原分選變得困難；鋁、硅影響鐵氧化物還原行為研究表明，鋁、硅氧化物和鐵氧化物之間相互擴(kuò)散并發(fā)生固相反應(yīng)，在FeO大量生成階段對鐵還原影響最大，隨還原進(jìn)行影響逐漸減小，氧化鋁相對二氧化硅來說影響鐵還原程度大些。 （3）添加劑強(qiáng)化赤泥還原研究表明：單獨(dú)使用CaF2和Na2CO

5、3效果不如兩種配合使用，還原溫度1150℃，還原時間180min，磨礦細(xì)度-0.074mm含量占77.3％，磁選磁場強(qiáng)度8×104A/m的條件下，配加5％CaF2+5％Na2CO3后，還原產(chǎn)品經(jīng)磨礦磁選得到的精礦TFe品位為85.14％，鐵回收率達(dá)到87.89％。添加劑促進(jìn)赤泥還原機(jī)理分析表明，CaF2和Na2CO3使還原過程中鐵橄欖石和鐵尖晶石的生成得以抑制，F(xiàn)eO相能更有效的還原成金屬鐵，且金屬鐵晶粒容易長大并相互兼并成連續(xù)鐵晶相，