高铝褐铁矿铝铁分离研究

论文摘要

随着我国钢铁工业的快速发展,高品位富矿和易选冶铁矿资源的日益减少,研究开发复杂铁矿资源的综合利用具有重要的现实意义。高铝褐铁矿是一种典型的难处理铁矿石,在我国广西以及毗邻的东南亚国家等地方储量很大,目前尚属于呆滞矿产资源。本文以某高铝褐铁矿为研究对象,在系统研究其工艺矿物学特性的基础上,采用磁化焙烧工艺、钠盐焙烧—浸出工艺对其进行了铝铁分离研究,并通过热力学分析,结合XRD、SEM等技术研究了铝铁分离机理。工艺矿物学研究表明,高铝褐铁矿中铝与铁嵌布关系十分复杂,铝主要是呈微细颗粒水铝石（三水铝石、一水硬铝石）嵌布于铁矿物中或以类质同象形式存在于铁矿物中,其中以类质同象形式存在于铁矿物中的铝占有40.4%,这部分铝用常规的选矿方法（磁选、浮选）难以从矿物中分离出来。磁化焙烧工艺研究表明,磁化焙烧不能有效地实现高铝褐铁矿铝铁分离,在焙烧温度850℃,焙烧时间60min,还原气体CO浓度8%,磁场强度10000e,磨矿细度-0.074mm含量占90%的条件下,铁精矿铁品位TFe为63.28%,Al2O3含量为10.3%,铝、铁同时富集,这是因为磁化焙烧不能破坏高铝褐铁矿中铝铁相互嵌布的复杂结构,精矿中部分磁铁矿本身含有较高Al2O3,这部分磁铁矿与正常磁铁矿相互交生构成集合体或呈边缘交代,同时铝矿物颗粒亦包裹着磁铁矿,磁选很难实现铝铁分离。钠盐焙烧—浸出工艺研究表明,钠盐焙烧—浸出工艺能高效实现铝铁分离。在焙烧温度1000℃,焙烧时间15min,Na2CO3（wt）9%,水浸温度60℃,水浸时间5min,水浸液固比5∶1,酸浸温度120℃,酸浸时间15min,硫酸初始浓度4.5%的条件下,铁精矿Al2O3含量为3.62%,铁品位TFe为62.72%,Na2O含量为0.27%,有效地实现了铝铁分离,产品满足工业生产要求。研究结果对高铝铁矿资源的加工具有一定的指导意义。铝铁分离机理研究表明,高铝褐铁矿在钠盐焙烧过程中,铁物相与铝物相均随Na2CO3用量的变化而变化,当Al2O3、SiO2、Fe2O3同时存在时,Na2CO3会优先与Al2O3、SiO2发生反应,当Na2CO3过量时,剩余的Na2CO3将与Fe2O3反应生成铁酸钠。当Na2CO3（wt）为9%时,原矿中的铝经钠盐焙烧后转变为铝硅酸钠、铝酸钠、α-Al2O3,铝酸钠水浸后即被脱除,而铝硅酸钠需经稀硫酸浸出才能脱除,残留在铁精矿中的铝主要是呈微细粒嵌布在铁矿物中的α-Al2O3;针铁矿、赤铁矿、磁铁矿转为赤铁矿和少量磁铁矿,并在浸出过程中基本不溶而得到富集。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国铁矿资源供需形势
• 1.2 我国复杂铁矿资源开发利用现状
• 1.3 氧化铝对炼铁的影响
• 1.3.1 氧化铝对铁矿烧结的影响
• 1.3.2 氧化铝对高炉冶炼的影响
• 1.4 铝铁分离研究现状
• 1.4.1 物理法
• 1.4.2 化学法
• 1.4.3 生物法
• 1.5 本文的研究目的与意义
• 第二章 研究方法与原料性能
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 试验方法
• 2.1.2 分析方法
• 2.2 原料性能
• 2.2.1 化学成分
• 2.2.2 工艺矿物学研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 高铝褐铁矿铝铁分离工艺
• 3.1 磁化焙烧—磁选工艺
• 3.2 钠盐焙烧—水浸工艺
• 3.2.1 焙烧工艺
• 3.2.2 水浸工艺
• 3.3 钠盐焙烧—酸浸工艺
• 3.3.1 焙烧工艺
• 3.3.2 水浸工艺
• 3.3.3 酸浸工艺
• 3.4 钠盐焙烧—浸出扩大试验
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 试验结果与分析
• 3.4.3 产品检测及推荐流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 高铝褐铁矿铝铁分离机理研究
• 4.1 热力学分析
• 4.1.1 计算方法
• 4.1.2 计算结果与分析
• 4.2 铝铁分离行为
• 4.2.1 钠盐焙烧行为
• 4.2.2 焙烧矿浸出行为
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果