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机械活化攀枝花钛铁矿精矿中主要矿物的结构与性质变化规律研究

作　者: 韦亮平
导　师: 胡慧萍
学　校: 中南大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 机械活化钛铁矿钛辉石斜长石性质
分类号: P573
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文综述了国内外钛铁矿精矿生产富钛料的研究现状和机械活化在强化矿物浸出方面的应用现状。针对我国攀枝花钛铁矿精矿的结构及矿物组成特点、及其机械活化研究现状,本工作系统探索了攀枝花钛铁矿精矿中的钛铁矿、钛辉石和斜长石等单矿物的机械活化效果与其结构变化之间的规律。采用QM-1 SP型行星式球磨机对攀枝花钛铁矿精矿中的钛铁矿、钛辉石和斜长石等单矿物进行机械活化,并采用XRD、粒度分析、SEM等分析手段对机械活化前后各单矿物进行表征,考察机械活化时间对各单矿物结构的影响。研究发现,随着机械活化时间的增加,钛铁矿的晶格畸变率逐渐增大,而晶粒尺寸和粒度不断下降；钛辉石的晶格畸变随着机械活化时间的延长不断增大,而其晶粒尺寸和粒度则都先减小后增大；而斜长石在机械活化过程中,其晶格畸变先增大后减小,而晶粒尺寸先减小后增大,粒度则不断变小。采用热重分析法(TGA)研究了机械活化前后钛铁矿、钛辉石和斜长石等单矿物的热重行为。在氧气气氛下的TGA分析发现,机械活化前后的钛铁矿在303～1273 K之间发生了氧化,导致其质量增加。随机械活化时间的延长,钛铁矿的起始增重温度不断降低,而最大增重率不断减小。这表明钛铁矿的晶格畸变是导致机械活化钛铁矿的起始增重温度提前、最大增重率减小的主要原因。在氮气气氛下的TGA分析发现,机械活化前后钛辉石和斜长石在303～1473 K间均发生热失重,且它们的最大失重率都是随机械活化时间的延长先增大后减小。这说明机械活化前后的钛钛辉石和斜长石的热重行为差异是由机械活化导致的晶格畸变和粒径变化共同引起的。系统研究了机械活化前后的钛铁矿、钛辉石和斜长石的盐酸浸出行为。结果表明,钛铁矿和钛辉石的浸出效果的提高主要与机械活化导致的晶格畸变增大有关,而机械活化前后斜长石的盐酸浸出行为差异是机械活化作用导致晶格畸变变化和粒度下降共同作用的结果。首次将钛铁矿与钛辉石,或与斜长石以一定比例混合,并对这些混合样品进行机械活化,研究了盐酸浸出过程中这些混合样品的浸出行为。结果表明,在盐酸浸出过程中,钛辉石或斜长石等杂质矿物的存在会对钛铁矿的盐酸浸出起抑制作用,而且此时机械活化对钛铁矿浸出的强化效果也会受到抑制,且杂质含量越高,抑制作用越明显；这是因为钛辉石或斜长石在浸出过程中生成的硅胶覆盖在未反应的钛铁矿的表面,从而阻止了钛铁矿内部钙、镁和铁等元素的浸出。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 引言  9-10
    1.1.1 攀枝花地区钛铁矿资源现状  9
    1.1.2 攀枝花钛铁矿精矿的矿物组成  9-10
    1.1.3 钛铁矿资源利用现状  10
  1.2 钛铁矿精矿生产富钛料的研究现状  10-13
    1.2.1 电炉熔炼法  11
    1.2.2 还原锈蚀法  11
    1.2.3 硫酸浸出法  11-12
    1.2.4 盐酸浸出法  12-13
    1.2.5 攀枝花钛铁矿精矿制备高品位富钛料的途径  13
  1.3 机械活化及其在强化矿物浸出方面的研究现状  13-19
    1.3.1 机械活化矿物的性质变化研究现状  14-15
    1.3.2 机械活化在强化矿物浸出方面的研究现状  15-16
    1.3.3 国外钛铁矿砂矿的机械活化研究现状  16-17
    1.3.4 攀枝花钛铁矿的机械活化现状  17-18
    1.3.5 脉石(钛辉石/斜长石)的机械活化现状  18-19
  1.4 本课题提出及研究目标和主要内容  19-21
第二章机械活化对钛铁矿、钛辉石和斜长石结构的影响  21-29
  2.1 实验方法与仪器  21-22
    2.1.1 实验样品制备  21-22
    2.1.2 测试与仪器  22
  2.2 机械活化前后各单矿物的XRD分析结果  22-24
  2.3 机械活化对各单矿物粒度的影响  24-26
  2.4 机械活化前后各单矿物的形貌分析  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章机械活化钛铁矿、钛辉石和斜长石的TGA研究  29-39
  3.1 实验方法与仪器  29-30
    3.1.1 实验样品制备  29
    3.1.2 测试与仪器  29-30
  3.2 机械活化钛铁矿的氧化行为  30-33
  3.3 机械活化钛辉石在氮气气氛下的TGA分析  33-35
  3.4 机械活化斜长石在氮气气氛下的TGA分析  35-37
  3.5 结论  37-39
第四章机械活化钛铁矿、钛辉石和斜长石的盐酸浸出行为研究  39-50
  4.1 实验方法与仪器  39-40
    4.1.1 实验样品制备  39
    4.1.2 浸出  39-40
    4.1.3 测试与仪器  40
  4.2 机械活化钛铁矿的盐酸浸出行为  40-44
    4.2.1 机械活化前后钛铁矿的钙、镁和铁浸出率随浸出时间的变化  40-42
    4.2.2 钛铁矿单矿物中钙、镁和铁的分布  42-44
  4.3 机械活化钛辉石的盐酸浸出行为  44-46
  4.4 机械活化斜长石的盐酸浸出行为  46-48
    4.4.1 未活化斜长石的盐酸浸出行为  46
    4.4.2 机械活化前后斜长石的钙浸出率与浸出条件之间的关系  46-48
  4.5 结论  48-50
第五章机械活化混合矿的盐酸浸出行为研究  50-59
  5.1 实验方法与仪器  50-51
    5.1.1 实验样品制备  50
    5.1.2 浸出  50-51
    5.1.3 测试与仪器  51
  5.2 钛铁矿和钛辉石混合样品的盐酸浸出行为  51-55
    5.2.1 当钛铁矿和钛辉石以质量比为9:1混合时,混合样品的盐酸浸出行为  51-53
    5.2.2 当钛铁矿和钛辉石以质量比为1:1混合时,混合样品的盐酸浸出行为  53-55
  5.3 钛铁矿和斜长石混合样品的盐酸浸出行为  55-56
  5.4 钛辉石/斜长石的存在导致钛铁矿的盐酸浸出受抑制的原因  56-58
  5.5 结论  58-59
第六章结论  59-61
参考文献  61-70
致谢  70-71
攻读学位期间主要的研究成果目录  71

机械活化攀枝花钛铁矿精矿中主要矿物的结构与性质变化规律研究

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