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硼铁矿占我国硼资源的58%左右,但因为品位低(B2O3为7.23%,TFe为30%),长期以来这种矿石的利用受到影响。本课题对一种新的提取硼化物方法进行了探索,为硼镁铁矿资源高效综合利用提供了一条新的途径。
本论文初步分析和探讨了该体系在高温时碳热还原的热力学与动力学规律。实验所用硼铁矿成分为:8.97%B2O3、18.29%SiO2、23.50%MgO、25.82%TFe。在固体碳存在的情况下,研究了不同温度、时间和气体流量对硼铁矿中各元素(B、Si、Mg)还原挥发规律的影响,初步得出以下结论:
①试样的总失重率在1200℃和1300℃时,随恒温时间的延长而增大,在1400℃和1450℃时很快达到最大值,最大失重量为61.8%。经XRD、SEM、化学分析等手段检测,发现试样中B、Si、Mg组分的挥发造成了试样的失重。
②试样的总失重率随气体流量的增加而增大。当气体流量在1000~1500ml/min,失重率很快达到最大。总失重率不再随气体流量而变化。
③在实验条件下,MgO始终存在着挥发失重。在1200℃和1300℃时,试样中MgO的失重率随时间的延长而增大。当温度为1400℃和1450℃时,最大失重率达到98.0%。
④在实验条件下,B2O3的失重率随着时间的增加而增大。1300℃时比1200℃时的失重率提高1~2倍,当温度为1400℃和1450℃时,最大失重率为37.9%。炉管口处的沉积物经XRD、SEM、化学分析等手段检测,发现B2O3的百分含量为12.49%,其中还含有MgO、SiO2等成分。
⑤试样中的SiC在1300℃时开始生成。在1400℃和1450℃时SiC生成率最大值为5.9%。
⑥对硼铁矿碳热还原氮化硼氧化物作了初步的分析和探讨,发现在1450℃试样达到最大失重量,失重率为57.6%。在1450℃恒温240min试样中B2O3的失重率最大为37.3%,体系中有Si3N4的生成。