硫精矿焙烧制备铁精矿的过程动力学研究

论文摘要

本文以黄铁矿为研究对象,分析了其氧化过程的动力学机理,并在此基础上,通过试验探索出了黄铁矿焙烧制铁精矿最佳条件,解决了矿山企业资源不能得到合理利用的问题,为黄铁矿烧渣二次开发与利用提供了新的途径。以差热/热重分析为手段,在分析了升温速率对黄铁矿氧化过程的影响后,对其氧化过程应用球型颗粒的收缩核模型,采用Coats-Redferm方程和Achar方程两种不同的热分析动力学方法,对热重数据进行线性拟合,结果表明:高、中品位的硫精矿在氧化过程前一阶段符合表面化学反应控制步骤,后一阶段符合气体在固相产物层扩散控制步骤;低品位硫精矿在氧化过程中受表面化学反应和气体扩散步骤共同控制反应过程;粗粒级的中品位硫精矿在氧化过程中受到表面化学反应和气体扩散共同控制,而细粒级的矿物在氧化过程则符合气体在固相产物层的控制步骤;中品位硫精矿与TF复合添加剂配比后硫品位较高的配比矿物在氧化过程符合气体在固相产物层的扩散控制步骤,低品位配比矿物在氧化过程则受到两个步骤共同控制反应;低品位硫精矿与TF复合添加剂的配比试样,在氧化过程受到表面化学反应和气体扩散步骤共同控制。在动力学分析的基础上,制定了硫精矿焙烧制备铁精矿的实验条件,通过焙烧试验得出:高、中品位的硫精矿在1073K、4个小时的焙烧条件下,可以得到TFe＞65%、S＜0.38%的合格铁精矿,而低品位的硫精矿在1223K温度条件下,焙烧8个小时,烧渣中TFe=52.62%、S=0.93%,无法作为合格的铁精矿;粒度对中品位硫精矿的焙烧结果影响较小,试验分析的五个粒级中品位硫精矿经1073K、3个小时焙烧后可以的到TFe＞66%、S＜0.25%的合格铁精矿;中品位硫精矿与TF复合添加剂的四种配比矿物在1073K、3小时的试验条件下,焙烧得到TFe＞65%、S＜0.1%的合格铁精矿;随着粒度的减小,不同粒级的中品位硫精矿与TF复合添加剂的配比矿物经1073K、3小时焙烧后的铁精矿中硫品位也不断降低,除+0.15mm粒级的配比矿物焙烧后的S＞0.5%外,其余粒级的配比矿物焙烧后可得TFe＞66%、S＜0.5%的合格铁精矿;低品位硫精矿与TF复合添加剂配比后经1073K,8小时焙烧,烧渣中S=0.8%、TFe=60%,硫品位过高不能作为合格铁精矿。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 黄铁矿烧渣综合利用的概况
• 1.1.1 生产建筑材料
• 1.1.2 制取铁盐
• 1.1.3 铁系颜料
• 1.1.4 铁氧体材料
• 1.1.5 净水剂
• 1.1.6 综合回收矿物资源
• 1.1.7 现行方法存在的问题
• 1.2 黄铁矿氧化过程动力学研究现状
• 1.3 本课题研究的意义、内容及目标
• 1.3.1 本课题研究的意义
• 1.3.2 本课题研究内容
• 1.3.3 本课题的目标
• 第二章 热分析动力学的概况
• 2.1 热分析动力学定义及方法简介
• 2.1.1 热分析的定义
• 2.1.2 热分析动力学方法简介
• 2.2 热分析动力学的理论
• 2.2.1 动力学方程
• 2.2.2 速率常数
• 2.2.3 动力学模式（机理）函数
• 2.3 热分析动力学的分析方法
• 2.3.1 定法温
• 2.3.2 单个扫描速率步定温法
• 2.3.3 动力学补偿效应
• 2.3.4 多重扫描速率法
• 2.3.5 热分析动力学的新技术
• 2.4 本课题的研究方法
• 第三章 黄铁矿氧化过程热分析动力学研究
• 3.1 仪器与试剂
• 3.2 试验条件
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 升温速率对试验结果的影响
• 3.3.2 高、中、低三种品位硫精矿氧化过程的动力学
• 3.3.3 不同粒级硫精矿氧化过程的动力学
• 3.3.4 硫精矿与TF复合添加剂配比试样的氧化过程动力学
• 3.3.5 不同粒级硫精矿与TF复合添加剂配比试样的氧化过程动力学
• 3.3.6 低品位硫精矿与TF复合添加剂配比物的氧化过程动力学
• 3.4 本章小结
• 第四章 硫精矿焙烧制备铁精矿试验
• 4.1 高品位硫精矿制备铁精矿试验
• 4.1.1 高品位硫精矿焙烧温度试验
• 4.1.2 高品位硫精矿焙烧时间试验
• 4.2 中品位硫精矿制备铁精矿试验
• 4.2.1 中品位硫精矿焙烧温度试验
• 4.2.2 中品位硫精矿焙烧时间试验
• 4.3 不同粒级中品位硫精矿制备铁精矿试验
• 4.3.1 粒级对中品位硫精矿制备铁精矿影响试验Ⅰ
• 4.3.2 粒级对中品位硫精矿制备铁精矿影响试验Ⅱ
• 4.4 低品位硫精矿制备铁精矿试验
• 4.5 中品位硫精矿与TF复合添加剂配比制备铁精矿试验
• 4.5.1 中品位硫精矿与TF复合添加剂不同配比焙烧试验
• 4.5.2 不同粒级硫精矿与TF复合添加剂配比的焙烧试验
• 4.6 低品位硫精矿与TF复合添加剂配比制备铁精矿试验
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文与研究成果