高磷鮞狀赤鐵礦深度還原過程中磷的反應(yīng)特性研究.pdf

1、高磷鮞狀赤鐵礦是一種典型的難選鐵礦石，雖然該礦鐵品位較高，假由于含磷高，嵌布粒度極細(xì)，礦物構(gòu)成復(fù)雜，因此，傳統(tǒng)的選礦技術(shù)難以對(duì)其實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)和利用。近年來，采用深度還原技術(shù)處理該礦石取得了良好的鐵產(chǎn)品分選指標(biāo)，但產(chǎn)品中磷的問題依然沒有得到妥善解決。然而，目前針對(duì)高磷鮞狀赤鐵礦深度還原中磷的研究僅限于工藝的選擇與參數(shù)的優(yōu)化，缺乏相關(guān)的理論研究和機(jī)理分析，尤其是還原過程中磷礦物的反應(yīng)特性基礎(chǔ)研究更是匱乏，這正是本課題的研究目的所在。<

2、br>　　本課題對(duì)鄂西高磷鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)特性研究，研究結(jié)采表明，礦石中的全鐵含量為42.21％，主要賦存于赤鐵礦中，磷的含量高達(dá)1.31％，主要以磷灰石的形式存在于膠磷礦中，脈石礦物主要為石英和鮞綠泥石。由于鐵礦物與鮞綠泥石、膠磷礦、石英、黏土礦物緊密相嵌成的鮞粒很難被破壞，也很難實(shí)現(xiàn)單體解離。因此，傳統(tǒng)選礦方法難以處理該礦石，選冶聯(lián)合工藝—深度還原高效分選工藝是實(shí)現(xiàn)高磷鮞狀赤鐵礦綜合利用的最有效方式。
　　在此

3、基礎(chǔ)之上，考察了深度還原過程中還原溫度、還原時(shí)間和配碳系數(shù)對(duì)深度還原的影響，根據(jù)深度還原產(chǎn)品中鐵和磷的分選指標(biāo)，確定了適宜的深度還原工藝優(yōu)化條件為:還原溫度1250℃，還原時(shí)間50 min，配碳系數(shù)2.0。在此條件下，得到的還原產(chǎn)品特性研究結(jié)果表明，經(jīng)過深度還原之后，高磷鮞狀赤鐵礦已經(jīng)被還原為金屬鐵，并生長為鐵顆粒，鐵顆粒發(fā)育良好、表而光滑，且大部分磷也遷移進(jìn)入了鐵中。同時(shí)，鐵顆粒與尾渣已經(jīng)產(chǎn)生了良好的分離，為后續(xù)選別作業(yè)的開展創(chuàng)造了條

4、件。
　　然后，首先從宏觀角度探明了磷在各相間的分布規(guī)律，明確了磷的優(yōu)先遷移途徑。結(jié)果顯示，在深度還原的適宜還原條件下，磷傾向富集的相順序?yàn)?金屬相＞渣相＞氣相，且無論在何種情況下，氣相中的磷含量總是最低。磷的遷移只存在于渣相到金屬相，且渣相具有有限的暫時(shí)儲(chǔ)存磷的能力，一旦達(dá)到飽和之后，將不再具備暫時(shí)儲(chǔ)存磷的能力，而更多的磷將不得不揮發(fā)進(jìn)入空氣中，進(jìn)入空氣中磷將不會(huì)返回到固體相中。進(jìn)而利用人工混合礦進(jìn)行實(shí)際深度還原試驗(yàn)，借助HSC

5、軟件模擬、吉布斯自由能與X射線衍射分析技術(shù)，從微觀角度探明了深度還原過程中磷礦物的還原特性和磷礦物的相結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。研究結(jié)果表明，在SiO2的作用下，大部分磷灰石（氟磷灰石和氯磷灰石）首先發(fā)生“脫鹵反應(yīng)”變成磷酸三鈣，剩下的羥基磷灰石則因不能被還原而直接進(jìn)入了渣相;然后，在還原劑C和SiO2的聯(lián)合作用下，磷酸三鈣被還原為磷單質(zhì)氣體P2或者P4。由于磷向鐵相遷移的過程比較緩慢和復(fù)雜，因此，一小部分磷氣體直接揮發(fā)進(jìn)入了空氣中，在穿越渣相的過

6、程中被氧化為P2O5，一部分磷氣體暫時(shí)進(jìn)入了渣相中，并與渣相中的CaO重新結(jié)合形成3CaO·P2O5，進(jìn)而與渣相中的2CaO·SiO2中形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體，待金屬鐵被還原完全之后，固溶體中的磷又重新被還原，再次遷移進(jìn)入了鐵相中，并最終在鐵相中形成了FeP或Fe2P等鐵磷化合物。
　　本文對(duì)高磷鮞狀赤鐵礦深度還原過程中磷的反應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，指明了深度還原的適宜還原工藝條件，揭示了磷礦物的深度還原反