鈦精礦固相還原強(qiáng)化方法研究.pdf

1、鈦是一種戰(zhàn)略資源,含鈦材料在國防和國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都有廣泛應(yīng)用。其中,金屬鈦及其合金在航空、航天和航海等方面有著重要用途;鈦白粉主要應(yīng)用在化工、紡織和醫(yī)療等領(lǐng)域。鈦精礦是金屬鈦或鈦白粉生產(chǎn)的主要原料。我國攀西地區(qū)每年生產(chǎn)大量的鈦精礦但由于其品位低,必須先經(jīng)過富集處理為品位較高的富鈦料才能進(jìn)行金屬鈦或鈦白粉的生產(chǎn)。可見,富鈦料的制備已成為攀西地區(qū)鈦工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。目前,攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)公司主要通過引進(jìn)的烏克蘭半密閉式電爐法制取富鈦料,但

2、存在冶煉能耗高、和冶煉難度大等問題。因此,開展高效低耗的電爐法制備富鈦料的基礎(chǔ)研究,對鈦工業(yè)的發(fā)展具有重大意義?；诖?通過研究攀枝花鈦精礦的碳熱還原行為,尋找一種能強(qiáng)化鈦精礦還原的方法,無疑是實現(xiàn)鈦精礦電爐法高效低耗的制備富鈦料所亟需的。本文以攀枝花鈦精礦為研究對象,采用等溫還原和非等溫還原兩種實驗方法,分別比較了機(jī)械活化和添加劑(催化劑)兩類強(qiáng)化方式對還原過程的影響規(guī)律,并基于此探討兩類強(qiáng)化方式的作用機(jī)理,主要結(jié)論概述如下：

3、　?、偻ㄟ^對不同潤磨時間和高能球磨時間預(yù)處理后鈦精礦的粒度分布曲線分析,采用磨礦動力學(xué)模型得出了潤磨和高能球磨對鈦精礦預(yù)處理時間和顆粒尺寸的動力學(xué)方程,并對潤磨和高能球磨對鈦精礦預(yù)處理的能量進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果表明:經(jīng)球磨動力學(xué)分析所得到的模型適用于鈦精礦在潤磨和高能球磨后粒度分布的預(yù)測,其動力學(xué)方程為：式中x為磨礦后顆粒尺寸μm,t為球磨時間min。潤磨適用于目標(biāo)粒徑為35.5μm左右的礦物,高能球磨適用于粒徑更小的礦物(原始粒徑小

4、于35.5μm)。
　?、诓捎玫葴剡€原和非等溫還原的方法對機(jī)械活化后的鈦精礦碳熱還原行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究,結(jié)果表明:經(jīng)潤磨和高能球磨預(yù)處理后鈦精礦的平均粒徑逐漸減小,細(xì)粒級含量明顯增多;比表面積逐漸增大,生成許多新表面,顆粒粗糙程度增加;熱分析結(jié)果表明:失重量和最大反應(yīng)速率隨著潤磨和高能球磨時間的增加逐漸增大;對預(yù)處理的鈦精礦固相還原后,鐵的金屬化率隨著潤磨和高能球磨時間的增加逐漸增加,氧化亞鐵和殘?zhí)剂吭谶€原產(chǎn)物中的含量逐漸降低;當(dāng)

5、潤磨時間為60min高能球磨時間為30min時金屬化率分別達(dá)到了86.8％和89.1％,氧化亞鐵含量分別為5.85％和6.02％,殘?zhí)剂糠謩e為1.72％和1.54％;對鈦精礦還原的試樣后XRD分析表明:還原所得產(chǎn)物的XRD圖譜基本相似。即主要物相為:Fe、(Fe Mg)xTiyO5(鐵鎂假板鈦礦類型)和 TiO2。
　　③采用等溫還原和非等溫還原的方法對配有添加劑的鈦精礦碳熱還原行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究,結(jié)果表明:硼砂和碳酸鈉添加劑會使

6、鈦精礦在還原過程中的失重率增加,達(dá)到最大失重速率時的溫度降低。硅鐵添加劑會使鈦精礦在還原過程中的失重率和達(dá)到最大失重速率時的溫度降低。當(dāng)硼砂添加量2％時,金屬化率達(dá)到最大,為87.8％,FeO和殘?zhí)剂窟_(dá)到最小分別為4.95％和2.1％。碳酸鈉添加使金屬化率增加,FeO和殘?zhí)嫉牧繙p少,當(dāng)添加量4％時,金屬化率、FeO和殘?zhí)剂糠謩e為89.5％、4.5％和2.3％。硅鐵添加劑會使金屬化和殘?zhí)剂吭黾?FeO的量減少,當(dāng)添加量4％時,金屬化率、F