【摘 要】
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锰被广泛应用于钢铁、化工、有色冶金、电池等领域。我国氧化锰矿大多数为高铁低锰的贫矿,锰铁比低,大多数与铁共生,且嵌布粒度很细,导致高铁锰矿的分选困难,冶炼前大多需要选矿预处理。本文以高铁氧化锰矿为研究对象,在对原矿的化学组成和物相组成的分析的基础上,通过在煤基和气基条件下的还原焙烧—磁选工艺研究,获得合适的焙烧分选制度,并在焙烧试验的基础上进行了还原焙烧动力学研究,明确了在煤基和气基焙烧条件下铁氧
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锰被广泛应用于钢铁、化工、有色冶金、电池等领域。我国氧化锰矿大多数为高铁低锰的贫矿,锰铁比低,大多数与铁共生,且嵌布粒度很细,导致高铁锰矿的分选困难,冶炼前大多需要选矿预处理。本文以高铁氧化锰矿为研究对象,在对原矿的化学组成和物相组成的分析的基础上,通过在煤基和气基条件下的还原焙烧—磁选工艺研究,获得合适的焙烧分选制度,并在焙烧试验的基础上进行了还原焙烧动力学研究,明确了在煤基和气基焙烧条件下铁氧化物和锰氧化物在还原过程中的表观活化能和限制环节,揭示了高铁氧化锰矿中锰氧化物和铁氧化物实现同步还原的机理。研究表明:煤基还原焙烧条件下,从650℃开始,Fe2O3逐渐转化为Fe3O4,Mn2O3大部分还原为Mn3O4。温度高于750℃,生成的Fe3O4进一步增多,Mn3O4被还原为Mn O。气基还原焙烧条件下,Mn2O3被直接还原为Mn O,没有经历中间产物Mn3O4。采用气基还原焙烧,磁选铁去除率接近70%,锰精矿品位为49%,锰回收率为72.50%,锰铁比由2.5提升至5.92。动力学研究表明:煤基还原焙烧条件下,Mn2O3的还原过程受化学反应控制,还原反应的表观活化能为154.59 k J/mol。Fe2O3的磁化过程受化学反应控制,磁化还原反应的表观活化能为75.11 k J/mol;气基还原焙烧条件下,Mn2O3的还原过程受化学反应控制,还原反应的表观活化能为42.64 k J/mol。Fe2O3的磁化过程接近混合控制,但在反应区间混合控制相关性较低,反应的速率受内扩散控制,磁化还原反应的表观活化能为21.30 k J/mol。与煤基焙烧相比,气基还原焙烧过程中Mn2O3和Fe2O3还原过程的活化能更低,反应更容易进行,直接利用CO作为还原剂,可以降低反应的难易程度。以CO作为还原剂比煤效果更好,气基和煤基还原焙烧相比,锰氧化物由Mn2O3直接还原为Mn O,不需要先还原为Mn3O4中间产物。在CO体积分数为30%下,焙烧温度为750℃,焙烧时间为60min,可以使得Mn2O3和Fe2O3同步还原,分别转化成Mn O和Fe3O4。
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