攀枝花钛铁矿制备高品位富钛料的新工艺研究

论文摘要

我国攀枝花地区的钛资源十分丰富,储量居世界首位。但该矿属于岩矿,结构致密,Ti02品位低,非铁杂质含量高、特别是钙镁含量高,采用传统方法处理都有其局限性。本文在结合国内外盐酸浸出法和氧化-还原预处理技术优越性的基础上,研究提出了“氧化-还原-机械活化-盐酸常压浸出”制取高品位人造金红石的新工艺流程,所得人造金红石完全满足沸腾氯化法的生产要求。采用XRD、SEM、EDS和粒度分析等分析手段,对未处理钛铁矿精矿和机械活化钛铁矿精矿的氧化-还原行为进行了研究。结果表明,随着氧化温度的升高,攀枝花钛铁矿精矿在氧化过程中经历由钛铁矿到假金红石、赤铁矿和金红石,再由假金红石分解、赤铁矿和金红石化合形成假板钛矿的物相变化过程。在氧化过程中,铁元素向矿物颗粒表面迁移从而形成铁富集的新表面。氧化-还原处理可在不同程度上改变钛铁矿精矿的形貌,且改变程度与氧化处理温度有关。机械活化预处理可在一定程度上降低钛铁矿精矿的初始氧化温度,但并不能降低假金红石高温分解为假板钛矿和金红石以及赤铁矿与金红石结合生成假板钛矿的起始温度,只能提高两反应的反应速率。不同预处理钛铁矿精矿的盐酸浸出实验表明,机械活化和氧化-还原处理均可明显提高钛铁矿精矿中铁、钙和镁的浸出以及提前浸出液中钛的起始水解时间,而且氧化-还原处理还能显著降低钛铁矿精矿中钛的浸出。在900℃下氧化时,原来的钛铁矿精矿结构被彻底破坏,生成的假板钛矿更有利于制备高品位的人造金红石。成功开发出处理类似于攀枝花钛铁矿精矿的高钙镁型岩矿的“氧化-还原-机械活化-盐酸常压浸出”新工艺,制备的人造金红石含Ti0290.50%,全铁1.37%,钙镁总量1.00%,完全满足沸腾氯化法的生产要求。最佳的氧化-还原预处理条件为：900℃下于氧气气氛中氧化15 min,然后在750℃下于氢气气氛中还原30 min。动力学研究结果表明,在68℃C-108℃的温度范围内,未处理钛铁矿精矿、机械活化2h钛铁矿精矿和氧化-还原钛铁矿精矿的盐酸浸出过程均遵循扩散步骤控制的收缩未反应核模型。经过机械活化和氧化-还原处理后阿伦尼乌斯表观活化能由47.40 kJ/mol分别降至42.60kJ/mol和27.05 kJ/mol。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 攀枝花地区钛资源状况
• 1.2 钛铁矿精矿制取富钛料的工业生产方法
• 1.2.1 电炉熔炼法
• 1.2.2 选择氯化法
• 1.2.3 还原锈蚀法
• 1.2.4 硫酸浸出法
• 1.2.5 盐酸浸出法
• 1.3 攀枝花钛铁矿精矿制备富钛料的研究现状及生产方法的选择
• 1.3.1 电炉熔炼法
• 1.3.2 选择氯化法
• 1.3.3 还原锈蚀法
• 1.3.4 硫酸浸出法
• 1.3.5 盐酸浸出法
• 1.3.6 攀枝花钛铁矿精矿制备富钛料生产方法的选择
• 1.4 国内外钛铁矿精矿预处理技术的研究进展
• 1.4.1 机械活化
• 1.4.2 热处理
• 1.5 论文研究的意义及内容
• 第二章 实验材料及研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 氧化实验
• 2.2.2 还原实验
• 2.2.3 机械活化
• 2.2.4 浸出实验
• 2.2.5 煅烧渣制备
• 2.3 分析与表征
• 2.3.1 元素分析
• 2.3.2 物相分析
• 2.3.3 粒度分析
• 2.3.4 热重分析
• 2.3.5 形貌分析
• 2.3.6 红外光谱分析（FT-IR）
• 第三章 钛铁矿精矿的氧化-还原行为研究
• 3.1 未处理钛铁矿精矿的氧化-还原行为研究
• 3.1.1 未处理钛铁矿精矿的氧化行为研究
• 3.1.2 氧化钛铁矿精矿的还原行为研究
• 3.2 机械活化钛铁矿精矿的氧化-还原行为研究
• 3.2.1 未处理钛铁矿精矿和机械活化2h钛铁矿精矿的结构和热行为分析
• 3.2.2 机械活化2h钛铁矿精矿的氧化行为研究
• 3.2.3 机械活化2h钛铁矿精矿氧化产物的还原行为研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 不同预处理钛铁矿精矿的盐酸浸出行为研究
• 4.1 未处理钛铁矿精矿和机械活化2h钛铁矿精矿的盐酸浸出行为及煅烧渣分析
• 4.2 氧化-还原钛铁矿精矿的盐酸浸出行为及煅烧渣分析
• 4.3 氧化-还原-机械活化钛铁矿精矿的盐酸浸出行为及煅烧渣分析
• 4.4 煅烧渣的表征
• 4.5 "氧化-还原-机械活化-盐酸常压浸出"新工艺
• 4.6 本章小结
• 第五章 不同预处理钛铁矿精矿的盐酸浸出动力学研究
• 5.1 理论分析
• 5.2 搅拌速度的确定
• 5.3 未处理钛铁矿精矿的浸出动力学
• 5.4 机械活化2h钛铁矿精矿的浸出动力学
• 5.5 氧化-还原钛铁矿精矿的浸出动力学
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位论文期间主要研究成果