氫氣還原鮞狀赤鐵礦的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、鮞狀赤鐵礦是一類重要的鐵礦石資源，但由于礦石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)復(fù)雜以及生產(chǎn)技術(shù)落后，該類鐵礦石資源尚未得到開(kāi)發(fā)利用。我國(guó)“十三五規(guī)劃”提出綠色發(fā)展理念，力爭(zhēng)在未來(lái)五年內(nèi)淘汰落后鋼鐵產(chǎn)能1億噸，因此綠色發(fā)展理念成為了冶金工作者的重要研究方向。本文以貴州赫章地區(qū)鮞狀赤鐵礦為研究對(duì)象，探索氫氣直接還原研究的可行性，同時(shí)結(jié)合鐵礦石磁選工藝制備金屬鐵。
　　本文以實(shí)現(xiàn)鮞狀赤鐵礦的綜合利用為目的，首先系統(tǒng)研究了該礦石的礦物學(xué)特征，針對(duì)復(fù)雜難選的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2、，開(kāi)發(fā)出了氫氣直接還原-磁選分離以及氧化鈣強(qiáng)化還原工藝方法；其次利用冶金反應(yīng)熱力學(xué)手段，分析了氫氣還原鮞狀赤鐵礦的可行性，在此基礎(chǔ)之上，探究了不同因素對(duì)鮞狀赤鐵礦還原的影響規(guī)律，同時(shí)結(jié)合磁選分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)了金屬鐵和脈石礦物的有效分離。最后利用冶金反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究方法，探究了氫氣還原鮞狀赤鐵礦的限制性環(huán)節(jié)以及表觀活化能。本研究利用化學(xué)分析、光學(xué)顯微鏡、電子探針、XRD和掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)手段揭示了氫氣還原鮞狀赤鐵礦反應(yīng)機(jī)理。主要研究結(jié)論如下：

3、
　　(1)鮞狀赤鐵礦礦物學(xué)特征研究表明：鮞狀赤鐵礦是一種成分復(fù)雜的鐵礦石，該礦以鮞粒結(jié)構(gòu)為主，呈同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)，大多為正圓或者橢圓狀。由于鮞粒之間相互包裹，且結(jié)構(gòu)比較致密，所以大大增加了鮞狀赤鐵礦的選礦難度。
　　(2)冶金反應(yīng)熱力學(xué)研究表明：氫氣還原鮞狀赤鐵礦遵循逐級(jí)還原的規(guī)律，在鐵穩(wěn)定區(qū)域，隨著還原溫度的升高，所需要的還原劑濃度在下降，說(shuō)明在一定的氫氣濃度下氧化鐵被還原。
　　(3)氫氣還原鮞狀赤鐵礦-磁選工藝研究

4、結(jié)果表明：在還原溫度1100℃、還原時(shí)間150min、二元堿度1.5的條件下，可以獲得金屬化率為95.48％的產(chǎn)物；磁選分離后，可以獲得鐵品位92.14%，鐵回收率93.15%，磷品位0.16%，脫磷率90.47%的鐵精礦。
　　(4)氫氣還原鮞狀赤鐵礦動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明：在溫度為900℃~1100℃時(shí)，經(jīng)過(guò)多次擬合，原礦還原度在50%以前受化學(xué)反應(yīng)控制，隨后還原過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)槭軆?nèi)擴(kuò)散控制，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率常數(shù)逐漸升高。反應(yīng)過(guò)