论文部分内容阅读
本文以攀西钛铁矿资源为对象,在对钛铁矿实际可能发生的碳氮化还原反应进行热力学分析的基础上,运用X-射线衍射仪、光学显微镜等现代微观测试手段,系统研究了无内配和内配碳条件下钛铁矿选择性碳(氮)化过程中铁及钛氧化物还原行为及其强化措施,并对钛铁矿选择性碳(氮)化产物铁钛分离技术进行了研究,探讨了钛铁矿选择性碳(氮)化法制备富钛料的可行性取得以下结论：(1)热力学分析表明,标准状态下,FeTiO3在温度高于1282K(1009℃)时可还原为金属铁及TiC；温度高于1363K(1090℃)时,FeTiO3可与C及N2共同作用生成金属铁及TiN; TiO2在温度高于1474K(1201℃)时,TiO2转变为TiN；温度高于1503K(1230℃)时,Ti3O5转变为TiN；温度高于1591K(1318℃)时,Ti305转变为TiC；在上述条件下,杂质组分A12O3、CaO、MgO、SiO2氮化还原的反应难以发生。钛铁矿中的钛组分具备实现选择性碳氮化的热力学基础。(2)在无内配碳钛铁矿还原过程中,铁组分金属化率和铁晶粒随着温度的升高和时间的延长呈增大趋势,但过高的还原温度和过长的还原时间,对金属化率提高无明显促进作用,当还原温度高于1350℃时,产物铁组分金属化率会因体系液相的出现略有下降。钛组分需要较高的反应温度和较长的反应时间才能生成碳氮化钛反应,且转化程度较低。影响钛铁矿选择碳氮化的主要因素是反应温度和时间。(3)在内配碳钛铁矿还原过程中,提高配碳量有利于产物铁组分金属化率的提高和钛组分还原生成TiN(C)反应的进行,但对金属铁晶粒生长的影响较为复杂。内配碳较低时,铁晶粒较细小,随着内配碳量的增加,铁晶粒呈长大趋势,当内配碳按C：Ti摩尔比达到2.0时,产物中的金属铁晶粒长大到几乎与无内配碳时相当。(4)内配碳按C：Ti摩尔比为2.0时,适宜的还原温度为1350℃,适宜的还原时间为2.5h。对高压辊磨和添加硼砂强化内配碳钛铁矿选择碳(氮)化过程的研究表明,硼砂具有提高产物铁组分金属化率、促进金属铁晶粒长大和TiN(C)形成的作用,其适宜配比为3.0%。(5)采取磨矿-磁选-磁选精矿再磨重选的联合流程,可以实现碳氮化产品的铁钛分离,制备出用于炼钢的直接还原铁粉和可用于低温氯化的以TiC(N)为主的富钛料。适宜的工艺参数为,一段磨矿-0.037mm为93.70%,磁场强度1000GS,二段磁选精矿再磨-0.037mm控制在90%左右,可获得TFe为92.82%的铁粉精矿和TiO2分别为73.67%和78.41%以TiC(N)为主的富钛料。