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高铝褐铁矿铝铁分离研究

作　者: 周太华
导　师: 李光辉
学　校: 中南大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 高铝褐铁矿 钠盐焙烧 铝铁分离
分类号: TD951
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 文献综述  10-23
  1.1 我国铁矿资源供需形势  10-11
  1.2 我国复杂铁矿资源开发利用现状  11-12
  1.3 氧化铝对炼铁的影响  12-15
    1.3.1 氧化铝对铁矿烧结的影响  12-14
    1.3.2 氧化铝对高炉冶炼的影响  14-15
  1.4 铝铁分离研究现状  15-22
    1.4.1 物理法  15-16
    1.4.2 化学法  16-21
    1.4.3 生物法  21-22
  1.5 本文的研究目的与意义  22-23
第二章 研究方法与原料性能  23-32
  2.1 研究方法  23-26
    2.1.1 试验方法  23
    2.1.2 分析方法  23-26
  2.2 原料性能  26-30
    2.2.1 化学成分  26
    2.2.2 工艺矿物学研究  26-30
  2.3 本章小结  30-32
第三章 高铝褐铁矿铝铁分离工艺  32-59
  3.1 磁化焙烧—磁选工艺  32-35
  3.2 钠盐焙烧—水浸工艺  35-41
    3.2.1 焙烧工艺  35-39
    3.2.2 水浸工艺  39-41
  3.3 钠盐焙烧—酸浸工艺  41-51
    3.3.1 焙烧工艺  42-45
    3.3.2 水浸工艺  45-48
    3.3.3 酸浸工艺  48-51
  3.4 钠盐焙烧—浸出扩大试验  51-57
    3.4.1 试验方法  52-53
    3.4.2 试验结果与分析  53-57
    3.4.3 产品检测及推荐流程  57
  3.5 本章小结  57-59
第四章 高铝褐铁矿铝铁分离机理研究  59-71
  4.1 热力学分析  59-64
    4.1.1 计算方法  59-60
    4.1.2 计算结果与分析  60-64
  4.2 铝铁分离行为  64-69
    4.2.1 钠盐焙烧行为  64-67
    4.2.2 焙烧矿浸出行为  67-69
  4.3 本章小结  69-71
第五章 结论  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读硕士期间主要研究成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 选矿 > 金属矿选矿 > 黑色金属矿选矿
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