高爐渣中有價(jià)組分選擇性析出與解離.pdf

1、我國(guó)賦含多元素復(fù)合礦，比較有代表性的是包頭白云鄂博礦和攀枝花釩鈦磁鐵礦。由于這些復(fù)合礦的礦物組成復(fù)雜，嵌布粒度細(xì)小，屬難選、難冶的礦產(chǎn)資源。含鐵復(fù)合礦開(kāi)發(fā)利用是以冶煉鐵元素為主，綜合回收其它有價(jià)元素。原礦中非鐵金屬元素絕大部分進(jìn)入渣相，成為復(fù)合礦冶金爐渣。 含稀土高爐渣是包頭白云鄂博含鐵、稀土、鈮和螢石的復(fù)合礦直接入高爐冶煉的中間產(chǎn)品。在冶煉過(guò)程中，鐵、磷、鈮等被還原進(jìn)入鐵基的金屬相，而稀土幾乎不能被還原，留在渣相。 含

2、鈦高爐渣，是冶煉釩鈦磁鐵礦產(chǎn)生的高爐渣。TiO2約占23-25％，主要分布于鈣鈦礦、富鈦透輝石和攀鈦透輝石中。已有的工作表明：對(duì)該渣進(jìn)行氧化改性處理，可使TiO2富集于鈣鈦礦相，且鈣鈦礦相的晶粒度可達(dá)50微米，滿足選礦分離的要求。本文基于選擇性析出原理，研究了含稀土高爐渣中相的構(gòu)成、鈰鈣硅石相析出長(zhǎng)大和含鈦高爐渣中鈣鈦礦相的單體解離。研究結(jié)果如下： 應(yīng)用掃描電鏡(SEM)觀察并配合成分能譜分析(EDX)和X射線衍射(XRD)分析

3、的方法，研究了含稀土高爐凝渣的相構(gòu)成。結(jié)果表明：絕大部分的稀土在凝固過(guò)程中富集到鈰鈣硅石(RE2O3·CaO·2SiO2)一相中。凝渣由鈰鈣硅石、槍晶石(CaF2·3CaO·2SiO2)、螢石(CaF2)和硫化鈣(CaS)四相構(gòu)成。 應(yīng)用“淬火法”并結(jié)合圖像分析技術(shù)，研究了等溫及非等溫過(guò)程含稀土高爐渣中鈰鈣硅石相的結(jié)晶行為，并討論了該相析出和長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鈰鈣硅石相的開(kāi)始析出溫度為1310℃；鈰鈣硅石相的析出、

4、生長(zhǎng)與冷卻速度α有關(guān)，冷卻速度小，粗化明顯，有利于鈰鈣硅石相長(zhǎng)大。當(dāng)α=0.5℃/min時(shí)，體積分?jǐn)?shù)可達(dá)20％，平均半徑150-180μm。鈰鈣硅石相的等溫和變溫過(guò)程析出動(dòng)力學(xué)分別服從JMA和JMAK經(jīng)驗(yàn)方程。等溫準(zhǔn)平衡過(guò)程鈰鈣硅石相顆粒平均半徑的立方與時(shí)間呈直線關(guān)系。 含鈦高爐渣的氧化改性處理，改變了凝渣的相構(gòu)成，凝渣由鈣鈦礦相、硅灰石相及尖晶石相構(gòu)成。 適當(dāng)氧化對(duì)高爐渣中鈣鈦礦相的析出、長(zhǎng)大和單體解離有利，本文實(shí)驗(yàn)條

5、件下，氧化處理4分鐘、磨礦細(xì)度-38μm鈣鈦礦的單體解離度可達(dá)到72％左右。通過(guò)對(duì)鈣鈦礦相單體解離的分析，渣中鈣鈦礦相的解離以分散解離為主，提高鈣鈦礦相的粒度仍是首要任務(wù)。 CaO影響著鈣鈦礦相析出形貌和晶粒度。加入CaO的樣品鈣鈦礦相為塊狀或支狀晶，邊界不圓滑，說(shuō)明晶體發(fā)育不完全。當(dāng)氧化鈣加入達(dá)2％時(shí)，析出的鈣鈦礦相晶體粒度較大，界面也趨于完整光滑，平均晶粒度可達(dá)20微米。磨礦細(xì)度影響著鈣鈦礦相的單體解離，隨著磨礦細(xì)度的增大，

6、鈣鈦礦相的單體解離度也增大。在磨礦細(xì)度-38μm級(jí)段上，樣品中鈣鈦礦相較大多數(shù)以單體形式存在，氧化鈣加入2％的樣品，鈣鈦礦相的單體解離度可達(dá)88％，鈣鈦礦相的解離方式仍以分散解離為主。 CaF2能明顯改變鈣鈦礦相的結(jié)晶形貌，鈣鈦礦相以一次支晶狀、塊狀或柱狀分布于基體中，鈣鈦礦相的界面較為光滑完整，但其形狀因子不大，屬于難解離礦物。2％CaF2樣品，鈣鈦礦相的晶粒度達(dá)29微米。強(qiáng)磨細(xì)度達(dá)-38μm，CaF2處理的樣品，鈣鈦礦相都有