復(fù)合礦冶金渣中有價(jià)組分賦存狀態(tài)、相界面及分離研究.pdf

1、我國(guó)礦產(chǎn)資源是以多元復(fù)合礦為主，其特點(diǎn)是富礦少，貧礦多，單一礦少，含多種共生、伴生有價(jià)金屬的礦多。這些復(fù)合礦在冶煉過(guò)程中，產(chǎn)生大量的復(fù)合礦冶金渣(如釩鈦磁鐵精礦在高爐冶煉過(guò)程中，排放大量的含鈦高爐渣；銅冶煉過(guò)程中，產(chǎn)生大量的余鐵銅渣)。這些有價(jià)金屬具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如何有效利用這些有價(jià)值的二次資源，是目前急需解決的課題。 按照“選擇性分離”思想，把“富集”——“析出”——“長(zhǎng)大”——“分離”邏輯鏈條中的分離環(huán)節(jié)作為本研究工作的主

2、要內(nèi)容。本工作是以現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)為實(shí)驗(yàn)手段，目的在于更多地了解和掌握含鈦高爐渣在氧化處理前后、不同的調(diào)渣劑加入前后，有價(jià)元素賦存狀態(tài)的信息，進(jìn)一步揭示含鈦相演變規(guī)律及含鈦相與基體脈石相兩相界面微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為改進(jìn)綜合利用復(fù)合礦冶金渣的技術(shù)，深入探索兩相界面分離的微觀機(jī)制等，提供有益的線索和重要的依據(jù)。同時(shí)，對(duì)含銅爐渣中鐵組分的選擇性富集、長(zhǎng)大與分離也做了相關(guān)的研究工作。 對(duì)含鈦高爐渣研究。根據(jù)大量SEM和EDAX實(shí)驗(yàn)觀察和計(jì)算

3、，發(fā)現(xiàn)氧化前含鈦高爐渣中，分布于基體輝石的鈦有如下特點(diǎn)：一是在貧鈦相區(qū)；另一是在富鈦相區(qū)，并且在富鈦相區(qū)鈦分布不均勻。根據(jù)TEM觀察與計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，首次對(duì)鈣鈦礦相與輝石相進(jìn)行兩相結(jié)晶取向研究，并發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦相與輝石礦相兩相間無(wú)嚴(yán)格的結(jié)晶取向關(guān)系，有近似關(guān)系為：[312]<,鈣鈦礦>[113]<,輝石>、[212]<,鈣鈦礦>//[210]<,輝石>、[201]<,鈣鈦礦>//[313]<,輝石>；(212)<,鈣鈦礦>//(132)<,

4、輝石>、(012)<,鈣鈦礦>//(320)<,輝石>、(212)<,鈣鈦礦>//(321)<,輝石>。 通過(guò)高分辨電子顯微鏡觀察，鈣鈦礦相與輝石礦相的界面是簡(jiǎn)單、干凈的；未發(fā)現(xiàn)其他物質(zhì)在界面富集。 氧化使高爐渣中含鈦相的數(shù)量減少，變?yōu)閮上?，含鈦相的體積百分?jǐn)?shù)增高；CaTiAl<,2>O<,6>和CaMgZi<,2>O<,6>分子與CaMgSi<,2>O<,6>形成類質(zhì)同象。 在基體輝石相中發(fā)現(xiàn)有孿晶相，氧化對(duì)兩

5、相界面連接狀態(tài)改變不大，在晶體取向關(guān)系方面有相近的特點(diǎn)。 首次提出一種快速確定鈣鈦礦相與輝石礦相發(fā)生單體脫離解離概率的實(shí)用方法。通過(guò)SEM礦物相的斷口形貌觀察，即鈣鈦礦相的大小、形狀、界面形狀和基體中缺陷四個(gè)量的特征，作為判斷礦物相的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步判斷該礦物相在磨碎過(guò)程中，單體解離的可能性的依據(jù)。該方法對(duì)指導(dǎo)選擇性分離技術(shù)有意義。堿性調(diào)渣劑CaO，CaF<,2>及Na<,2>CO<,3>對(duì)于鈦渣中礦物和鈣鈦礦相界面有影響；隨調(diào)

6、渣劑的加入，氧化渣中含鈦輝石相[Ca(Mg，Al)(Si，Ti)<,2> O<,6>]逐漸向非鈦相(CaMg Si<,2> O<,6>)和(Ca Al<,2> Si<,2> O<,8>)轉(zhuǎn)化；隨調(diào)渣劑的增加，非鈦相增加，含鈦輝石相減少，有利于渣中鈦的富集；非鈦相呈枝狀或柱狀，分布在鈣鈦礦相界面附近。 酸性調(diào)渣劑P<,2>O<,5>對(duì)于渣中鈣鈦礦相界面特征有作用；隨調(diào)渣劑P<,2>O<,5>的加入，渣樣表面出現(xiàn)較多裂紋，而且大多沿

7、晶界分布。 復(fù)合調(diào)渣劑CaO和CaF<,2>，P<,2>O<,5>和CaF<,2>對(duì)于渣中礦物相的轉(zhuǎn)化和鈣鈦礦相界面有很大影響；隨復(fù)合調(diào)渣劑的加入，氧化渣中含鈦輝石相(Ca(Mg，Al)(Si，Ti)<,2>O<,6>)逐漸向非鈦相(Ca Mg Si<,2>O<,6>)和(CaAl<,2> Si<,2> O<,8>)轉(zhuǎn)化；隨復(fù)合調(diào)渣劑的增加，非鈦相和鈣鈦礦相體積分?jǐn)?shù)增加，含鈦輝石相減少，這有利于渣中鈦的富集與粗化；非鈦相呈枝狀或

8、柱狀，分布在鈣鈦礦相界面附近。 對(duì)銅冶煉渣研究。動(dòng)態(tài)氧化條件下，銅渣中鐵橄欖石相基本消失，促使分散在不同礦物相(鐵橄欖石和硅酸鹽相)中的鐵組分選擇性地富集到磁鐵礦相，并析出長(zhǎng)大。磁鐵礦相體積分?jǐn)?shù)和晶粒度明顯提高，這表明動(dòng)態(tài)氧化有利磁鐵礦相的析出和長(zhǎng)大。 在動(dòng)態(tài)氧化條件下，加入添加劑有利于渣中鐵組分大部分轉(zhuǎn)移到磁鐵礦相，并促進(jìn)磁鐵礦相析出和粗化。隨著添加劑加入量的增加，磁鐵礦相的體積分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸增加。 通過(guò)磁選分