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低品位微细粒赤铁矿高效富集技术及机理研究

作　者: 春铁军
导　师: 朱德庆；潘建
学　校: 中南大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 低品位微细粒赤铁矿 预选富集 直接还原 磁选 晶粒生长
分类号: TD951
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 208次
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内容摘要


随着我国钢铁工业的快速发展,国内各大钢铁企业铁矿石的进口量逐年上升,2009年进口铁矿石6.28亿吨,对进口矿依存度高达69.2%。然而,我国大量的低品位赤铁矿资源由于铁品位低、铁矿物嵌布粒度细小、嵌布关系复杂,常规方法无法有效选别而尚未得到有效利用。在铁矿石价格大幅上涨及我国铁矿资源严重短缺的背景下,采用预选富集-直接还原-磁选新技术对低品位微细粒铁矿的高效利用进行研究,对我国钢铁工业的发展具有十分重要的意义。本文对涟钢提供的低品位微细粒嵌布赤铁矿高效富集技术及机理进行研究,最佳工艺参数如下：铁品位27.23%Fe的原矿在磨矿细度小于0.074mm占88.72%,pH调整剂NaOH用量200g/t(pH=9.4),抑制剂淀粉用量1000g/t,捕收剂十二胺用量200g/t的条件下,预选粗精矿球团在含钙复合添加剂用量12%,还原温度1200℃,还原时间120min,煤矿质量比2.5的条件下,还原焙烧矿在磨矿细度小于0.043mm占89.20%,磁场强度0.08T的条件下,得到精矿铁品位88.31%Fe,金属化率94.45%,全流程铁回收率69.92%的优质铁精矿。结果表明,含钙复合添加剂能有效改善还原焙烧产品的金属化率,大幅度提高磁选精矿铁品位,铁作业回收率提高1.42个百分点。对预选粗精矿球团等温还原动力学进行了研究。结果表明,在还原温度900-1050℃范围,还原时间120min,以CO／N2=30／70为还原气体的条件下进行还原,无添加剂球团和含钙复合添加剂球团均受内扩散控制,但含钙复合添加剂使球团直接还原的表观活化能由18.10KJ·mol-1下降到10.15 KJ.mol-1,表观活化能下降幅度达43.92%。表观活化能越低,还原反应越容易进行,即含钙复合添加剂球团的还原性优于无添加剂球团的还原性。对预选粗精矿球团还原过程金属铁晶粒生长动力学进行了研究。结果表明：在还原温度1000-1200℃,还原时间5-120mmin范围内,无添加剂球团和含钙复合添加剂球团的金属铁晶粒生长速率常数分别为1.155(μm)2·min-1和1.397(μm)2·min-1。无添加剂球团铁晶粒生长表观活化能分别为132.53 KJ·mol-1,含钙复合添加剂球团晶粒生长表观活化能93.27 KJ.mol-1。在还原过程中,含钙复合添加剂在还原诱导期能够快速形成金属铁晶核,诱导晶核周围铁晶粒向晶核扩散、迁移；在还原生长期能够促进晶核周围铁晶粒向晶核扩散、迁移,形成晶粒平均尺寸较大的铁晶粒。在还原稳定期能够不断完善晶粒的晶格缺陷,使晶格结构趋于稳定。铁晶粒的长大有利于其在磨矿时单体解离,降低磨矿成本,提高磁选铁精矿品位和回收率。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 文献综述  10-26
  1.1 世界铁矿资源现状及需求状况  10-13
    1.1.1 我国铁矿资源现状  11
    1.1.2 我国铁矿资源需求状况  11-13
  1.2 铁矿选矿设备研究进展  13-17
    1.2.1 破碎磨矿设备  13-14
    1.2.2 筛分设备  14
    1.2.3 磁选设备  14-16
    1.2.4 浮选设备  16
    1.2.5 还原焙烧设备  16-17
  1.3 铁矿选矿药剂研究进展  17-18
    1.3.1 捕收剂  17-18
    1.3.2 抑制剂  18
    1.3.3 低品位微细粒赤铁矿药剂研究进展  18
  1.4 铁矿选矿工艺进展  18-23
    1.4.1 磁铁矿选矿工艺进展  18-19
    1.4.2 赤铁矿选矿工艺进展  19-20
    1.4.3 低品位微细粒赤铁矿选矿工艺进展  20-23
      1.4.3.1 微泡浮选工艺  20
      1.4.3.2 生物分选工艺  20
      1.4.3.3 选择性聚团分选工艺  20-22
      1.4.3.4 还原焙烧-磁选工艺  22-23
  1.5 铁矿选矿机理研究进展  23-24
    1.5.1 微细粒赤铁矿选矿机理研究进展  23-24
  1.6 低品位微细粒铁矿资源利用的发展方向  24
  1.7 研究目的及意义  24-26
第二章 原料性能及研究方法  26-38
  2.1 原料性能  26-31
    2.1.1 铁矿  26-29
    2.1.2 还原煤  29-30
    2.1.3 还原添加剂  30
    2.1.4 浮选药剂  30-31
  2.2 工艺研究  31-34
    2.2.1 试验工艺流程  31-32
    2.2.2 试验方法及设备  32-34
      2.2.2.1 原矿预选富集试验  32-33
      2.2.2.2 预选粗精矿直接还原试验  33
      2.2.2.3 还原产品磁选试验  33-34
  2.3 机理研究  34-38
    2.3.1 等温还原动力学研究  34-36
    2.3.2 晶粒生长动力学研究  36-38
第三章 低品位微细粒嵌布赤铁矿高效富集工艺  38-53
  3.1 反浮选预选  38-44
    3.1.1 pH值对预选粗精矿质量的影响  38-39
    3.1.2 抑制剂用量对预选粗精矿质量的影响  39-40
    3.1.3 捕收剂用量对预选粗精矿质量的影响  40-41
    3.1.4 磨矿细度对预选粗精矿质量的影响  41-43
    3.1.5 阶段磨矿对预选粗精矿质量的影响  43
    3.1.6 预选粗精矿质量分析  43-44
  3.2 预选粗精矿直接还原  44-47
    3.2.1 还原温度对直接还原球团金属化率的影响  44-45
    3.2.2 还原时间对直接还原球团金属化率的影响  45-46
    3.2.3 碳铁比对直接还原球团金属化率的影响  46-47
    3.2.4 含钙复合添加剂用量对直接还原球团金属化率的影响  47
  3.3 还原焙烧矿磁选  47-50
    3.3.1 磨矿细度对铁精矿质量的影响  48-49
    3.3.2 磁场强度对铁精矿质量的影响  49-50
  3.4 全流程试验及铁精矿质量分析  50-51
  3.5 本章小结  51-53
第四章 预选粗精矿球团直接还原机理研究  53-79
  4.1 球团还原过程热力学基础  53-54
  4.2 金属铁晶粒形核热力学研究  54-58
    4.2.1 无添加剂球团金属铁晶粒形核热力学研究  54-56
    4.2.2 含钙复合添加剂球团金属铁晶粒形核热力学研究  56-58
  4.3 等温还原试验动力学模型的选择  58-64
    4.3.1 无添加剂球团的等温还原  58-61
    4.3.2 含钙复合添加剂球团等温还原  61-64
  4.4 直接还原过程铁晶粒生长动力学研究  64-69
    4.4.1 还原温度对铁晶粒平均尺寸的影响  64-66
    4.4.2 还原时间对铁晶粒平均尺寸的影响  66-67
    4.4.3 晶粒生长动力学模型的应用  67-69
  4.5 球团还原过程微观结构演变机制  69-78
    4.5.1 球团还原过程微观结构  69-74
    4.5.2 还原后球团微观结构能谱分析  74-78
  4.6 本章小结  78-79
第五章 结论  79-81
参考文献  81-87
附录  87-91
致谢  91-92
攻读硕士期间主要研究成果  92

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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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