钒钛磁铁矿精矿直接还原研究

论文摘要

本论文以钒钛磁铁矿精矿为原料,采用低温弱还原-磁选分离的流程,实现钒钛铁的综合利用,运用热力学原理及扫描电镜、X-射线衍射分析等现代分析测试技术,系统研究了还原过程中的还原剂种类、还原温度、还原时间、还原剂添加量等因素对还原效果的影响,在此基础上,对钒钛磁铁矿精矿弱还原产品的磁选分离技术进行了研究。通过对钒钛磁铁矿精矿的弱还原研究发现：1.还原温度、还原时间是影响还原产品金属铁含量、全铁含量、金属化率及金属铁颗粒大小的主要因素；还原产品中全铁含量、金属铁含量、金属化率随着还原温度升高而增加,随着还原时间的延长而增加；还原剂添加量对还原效果影响很小；改性还原剂X还原效果远优于石墨粉。2.钒钛铁走向分析：SEM分析结果表明,随着还原时间的延长,金属铁颗粒开始长大兼并,增大了金属铁与基体相之间解离的可能性；随着还原温度的增高,金属铁颗粒所占体积比增大,且各相之间的界限变得清晰起来,物相种类也变得明确起来,金属铁相的衍射峰峰值也随着增强；当还原温度1150℃、还原时间3h、石墨粉添加量15%时,可以使得钒钛大部分进入基体相中,硅主要进入硅酸盐相和杂质相中,铁在精矿中得到富集。进行扩大实验,对还原产品的磁选分离效果分析发现：1.以石墨粉为还原剂的还原产品,基本可以通过磁选分离的方式将铁和钒钛分离,但是其效果不是很好；因此研究了改性还原剂X的磁选分离。2.应用改性还原剂X,还原温度1150℃,还原时间3小时,还原效果及磁选分离效果较好。磁选分离结果如下：磨矿粒度<48μm,磁选电流强度1.75A,给矿浓度3%,磁选精矿中全铁含量达84.82%,回收率达93.78%；尾矿中V205含量达3.7671%,回收率达78.68%,Ti02含量达55.86%,回收率达75.67%。实现了铁、钒、钛的分离。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钒钛磁铁矿资源特点
• 1.2 钒钛磁铁矿综合应用现状
• 1.2.1 钒的性质及应用
• 1.2.2 钛的性质及应用
• 1.2.3 钒钛磁铁矿综合应用
• 1.3 直接还原铁研究现状
• 1.3.1 转底炉还原法
• 1.3.2 回转窑还原法
• 1.3.3 竖炉还原法
• 1.3.4 流化床还原法
• 1.3.5 现存工艺的问题
• 1.4 课题意义及主要研究内容
• 1.4.1 课题意义
• 1.4.2 论文所采用的研究思路
• 1.4.3 论文主要研究内容
• 第二章 工艺矿物学分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.3 结果分析
• 2.3.1 钒钛磁铁矿原矿
• 2.3.2 钒钛磁铁矿精矿
• 2.3.3 还原剂性能分析与讨论
• 2.3.3.1 煤粉
• 2.3.3.2 石墨粉
• 2.3.3.3 改性还原剂X
• 2.4 本章小结
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验内容
• 3.2 实验所需试剂以及仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 焙烧实验
• 3.3.2 磨矿实验
• 3.3.3 磁选分离实验
• 3.3.4 化学分析方法
• 3.3.4.1 钒的分析方法
• 3.3.4.2 钛的分析方法
• 3.3.4.3 金属铁的分析方法
• 3.3.4.4 全铁的分析方法
• 3.3.5 XRD与SEM分析
• 3.3.5.1 XRD分析方法
• 3.3.5.2 SEM分析方法
• 第四章 钒钛磁铁矿精矿磁选降硅研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 实验设备参数
• 4.2 磁选脱硅结果与讨论
• 4.2.1 磁场强度条件实验结果与讨论
• 4.2.2 磨矿粒度条件实验结果与讨论
• 4.2.3 给矿浓度条件实验结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 钒钛磁铁矿精矿还原热力学研究
• 5.1 引言
• 5.2 主要反应
• 5.3 计算方法
• 5.4 计算结果与分析
• 5.5 还原机理
• 5.5.1 铁氧化物的还原
• 5.5.2 钛氧化物的还原
• 5.5.3 钒氧化物的还原
• 5.6 本章小结
• 第六章 钒钛磁铁矿精矿弱还原研究
• 6.1 引言
• 6.2 煤粉为还原剂研究
• 6.2.1 还原时间影响
• 6.2.2 磁选结果分析与讨论
• 6.2.3 弱还原可行性讨论
• 6.3 石墨粉为还原剂研究
• 6.3.1 还原时间对还原效果的影响分析与讨论
• 6.3.1.1 钒钛铁含量分析
• 6.3.1.2 SEM分析
• 6.3.1.3 XRD分析
• 6.3.2 还原温度对还原效果的影响分析与讨论
• 6.3.2.1 钒钛铁含量分析
• 6.3.2.2 SEM分析
• 6.3.2.3 XRD分析
• 6.3.3 还原剂添加量对还原效果的影响分析与讨论
• 6.3.3.1 钒钛铁含量分析
• 6.3.3.2 SEM分析
• 6.3.3.3 XRD分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 钒钛磁铁矿精矿还原产品的磁选分离研究
• 7.1 引言
• 7.2 石墨粉为还原剂的还原后产品磁选分离研究
• 7.2.1 磁场强度的影响分析与讨论
• 7.2.1.1 钒钛铁含量分析
• 7.2.1.2 XRD分析
• 7.2.2 磨矿粒度的影响
• 7.2.2.1 钒钛铁含量分析
• 7.2.2.2 XRD分析
• 7.3 改性还原剂X还原后产品磁选分离铁钛钒技术研究
• 7.3.1 磨矿粒度的影响分析
• 7.3.1.1 钒钛铁含量分析
• 7.3.1.2 XRD分析
• 7.3.2 磁场强度的影响分析与讨论
• 7.3.2.1 钒钛铁含量分析
• 7.3.2.2 XRD分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢