海濱砂礦直接還原焙燒同步生產(chǎn)鈦酸鎂的研究

1孫體昌北京科技大學(xué)礦物加工工程系suntc@海濱鈦磁鐵礦直接復(fù)原焙燒-磁選同步生成鈦酸鎂研討1海濱鈦磁鐵礦的儲量及特點3海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原焙燒磁選研討5結(jié)論主要內(nèi)容2海濱鈦磁鐵礦的常規(guī)選礦方法及結(jié)果4海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原同步成鈦酸鎂1.1海濱鈦磁鐵礦的儲量3海濱砂礦被定義為在海濱地帶由河流、波浪、潮汐、潮流和海流作用，使砂質(zhì)堆積物中的重礦物碎屑富集而構(gòu)成的礦床。海濱砂礦通?？蓜澐譃榉墙饘偕暗V、黑色金屬砂礦、有色金屬砂礦及稀有金屬砂礦4大類。世界海濱砂礦資源主要分布在南半球各國的沿海地域。據(jù)統(tǒng)計，從事砂礦調(diào)查的沿海國家有40多個，已報道探明砂礦儲量的國家有近20個。澳大利亞是當(dāng)今世界上海濱砂礦儲量最豐富、開采最興隆、工藝技術(shù)和工業(yè)配備最先進(jìn)、產(chǎn)品出口量最大的國家。海濱砂礦總儲量20.57億噸，其中礦物的分布為：4鈦磁鐵礦儲量在海濱砂礦中占第二位，但目前利用率較低。1.2海濱鈦磁鐵礦的特點5分布廣泛、儲量大、開采方便。原礦鐵品位高，但鈦品位也高，同時伴生有鈦鐵礦及少量金紅石等有用礦物。缺點：用常規(guī)選礦所得鐵精礦品位難提高，精礦中鈦品位高，鈦難利用。1海濱鈦磁鐵礦的儲量及特點3海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原焙燒磁選研討5結(jié)論主要內(nèi)容2海濱鈦磁鐵礦的常規(guī)選礦方法及結(jié)果4海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原同步成鈦酸鎂實例1印度尼西亞海岸的某海濱砂礦。有用礦物主要為釩鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦。原礦Fe檔次30.52%，TiO2檔次4.78%。主要的選礦流程是磨礦-磁選工藝。7得到鐵精礦：TFe檔次58.04%，回收率86.27%，TiO2檔次9.20%，回收率87.00%。2海濱鈦磁鐵礦常規(guī)選礦方法及效果簡介實例2原礦TFe含量47.11%，磁性率(FeO/TFe)為47.89%，同時TiO2含量達(dá)12.10%，屬于含鈦磁鐵礦礦石。原礦中的鐵主要以磁性鐵的方式存在，磁性鐵占有率為80.58%。主要鐵礦物是含鈦的鈦磁鐵礦。8得到的鐵精礦：TFe檔次60.28%，回收率94.18%，TiO2檔次12.62%。實例3原礦TFe含量51.77%，TiO2含量達(dá)11.57%，屬于含鈦磁鐵礦礦石。且原礦中的鐵主要以磁性鐵的方式存在。主要鐵礦物是含鈦的鈦磁鐵礦。9得到TFe檔次58.52%，回收率96.06%，TiO2檔次11.93%的含鈦鐵精礦。精礦尾礦試樣磨礦-200目70.00%弱磁選87.58kA/m原礦

鐵品位/%TiO2品位/%Fe回收率/%實例158.049.2087.00實例3

60.2812.6294.18實例458.5211.9396.06不同海濱鈦鈦磁鐵礦選別效果對比比較可知：海濱鈦磁鐵礦選別流程相對比較簡單；主要問題是所得鐵精礦檔次低，鈦含量高，鈦資源沒有得到很好利用；緣由是鈦主要以類質(zhì)同象方式存在于鈦磁鐵礦中，用普通的選礦方法無法分別。因此需求尋覓新的方法實現(xiàn)同時回收鈦磁鐵礦中的鐵和鈦。101海濱鈦磁鐵礦的儲量及特點3海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原焙燒磁選研討5結(jié)論主要內(nèi)容2海濱鈦磁鐵礦的常規(guī)選礦方法及結(jié)果4海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原同步成鈦酸鎂鈦磁鐵礦原礦弱磁選尾礦，鈦富集二段磁選一段磨礦直接復(fù)原鐵復(fù)原焙燒添加劑混合二段磨礦冷卻煤123.1目的：以煤為復(fù)原劑，對海濱鈦磁鐵礦進(jìn)展直接復(fù)原焙燒；在焙燒的過程中經(jīng)過添加劑的作用，使鐵復(fù)原成金屬，鈦不復(fù)原，然后經(jīng)過磨礦磁選，使鐵進(jìn)入直接復(fù)原鐵中，實現(xiàn)鈦和鐵的分別；鈦進(jìn)入到尾礦中得到富集，實現(xiàn)鈦鐵分別，可以從尾礦中再回收鈦。特點：可以實現(xiàn)海濱鈦磁鐵礦中鐵和鈦的分別，使鐵和鈦分別得到回收利用。13海濱鈦磁鐵礦化學(xué)分析結(jié)果3.2試樣性質(zhì)研討來自印尼某海濱砂礦。成分FeTiO2SiO2Al2O3MgO含量/%51.8511.3314.436.863.64成分CaOSO3MnONa2OP2O5含量/%1.090.580.490.420.14成分Cr2O3K2OZnOClZrO2含量/%0.130.10.070.040.01主要礦物：鈦磁鐵礦、石英、鎂鐵礦、方鎂石等。14海濱鈦磁鐵礦的顆粒及礦物之間的關(guān)系。復(fù)原用煤的性質(zhì)〔枯燥基〕15煤種水分（%）灰分（%）揮發(fā)份（%）固定碳（%）全硫（%）煙煤A11.7719.9028.1851.922.15煙煤B10.9546.3623.0030.652.32無煙煤0.904.406.6089.000.24選擇3種不同性質(zhì)的煤為復(fù)原劑進(jìn)展對比實驗，調(diào)查煤性質(zhì)的影響可見，3種煤的灰分、固定碳和揮發(fā)分都有較大的差別。3.2煤的種類對直接復(fù)原效果的影響對鐵檔次的影響對鐵回收率的影響16煤的種類對直接復(fù)原鐵鐵目的的影響對鐵檔次的影響對鐵回收率的影響17從圖中看出：不同種類的煤及用量對復(fù)原鐵目的的影響規(guī)律不同：隨煙煤A用量的添加，TFe檔次和回收率均逐漸提高；而隨煙煤B和無煙煤用量的添加TFe檔次下降，而回收率提高；直接復(fù)原鐵檔次都比較低，最高只需87.39%。添加劑對鐵檔次的影響添加劑對鐵回收率的影響183.3添加劑的種類的影響采用3種添加劑，TC、NCP和NCS進(jìn)展了對比實驗。只添加復(fù)原劑效果不理想，需求添加劑。添加劑對鐵檔次的影響添加對鐵回收率的影響19添加劑對焙燒效果的影響規(guī)律不同。隨TC用量的添加，鐵檔次下降，鐵回收率上升。添加劑對鐵檔次的影響添加對鐵回收率的影響20添加劑對焙燒效果的影響規(guī)律不同。隨NCP用量的添加，鐵檔次上升，鐵回收率也上升。添加劑對鐵檔次的影響添加對鐵回收率的影響21添加劑對焙燒效果的影響規(guī)律不同。隨NCS用量的添加，鐵檔次上升，鐵回收率下降。是最正確添加劑添加劑對直接復(fù)原鐵中TiO2含量的影響添加劑對直接復(fù)原鐵中TiO2含量的影響規(guī)律明顯不同：添加劑TC用量的添加，直接復(fù)原鐵中TiO2含量快速上升；而隨添加劑NCP和NCS用量的添加，直接復(fù)原鐵中TiO2含量迅速下降，最低可以到達(dá)0.25%；22添加劑可以明顯降低直接復(fù)原鐵中TiO2含量高，較好的實現(xiàn)鐵和鈦的有效分別，同時NCP和NCS也可以明顯提高直接復(fù)原鐵中鐵的檔次。0.25添加劑NCS的效果最好。NCS用量對復(fù)原鐵目的的影響23可以看出：隨著添加劑NCS用量的添加，直接復(fù)原鐵中鐵的檔次上升，回收率有所下降；TiO2的含量隨NCS用量的添加明顯下降；用量為11%時可以降低到0.44%。證明NCS有明顯的促進(jìn)鐵鈦分別的效果。還進(jìn)展了焙燒溫度、焙燒時間、磨礦磁選的條件實驗，確定了最正確條件。海砂礦弱磁選鈦富集二段磁選一段磨礦，-0.074mm76.20%直接復(fù)原鐵復(fù)原焙燒1250℃，60minNCS11%混合二段磨礦，-0.074mm75.02%水淬冷卻煙煤A30%產(chǎn)率鐵品位鐵回收率TiO2含量51.7793.4788.730.43最終直接復(fù)原鐵目的〔%〕原礦鐵檔次51.85%，TiO211.33%最正確條件及結(jié)果24尾礦TiO2含量升高到23.03%，回收率98.04%，為鈦的進(jìn)一步回收發(fā)明了條件。3.4最正確條件及結(jié)果25不同NCS用量焙燒礦的電子顯微鏡察看2%NCS5%NCS8%NCS12%NCS可以看出：添加不同用量NCS所得焙燒礦的構(gòu)造也有明顯的不同。3.5機理研討26可以看出：添加不同用量NCS所得焙燒礦中所生成的金屬鐵的顆粒及與其他礦物的關(guān)系也有較大影響。2%NCS12%NCS27不同NCS用量焙燒礦的XRD分析0%NCS5%NCS8%NCS12%NCS主要礦物：A-金屬鐵(Fe);B-隕硫鐵(FeS);C-鐵板鈦礦(Fe2TiO5);D-鈦鐵礦(FeTiO3);E-三斜霞石(Na(AlSiO4));F-(Mg2TiO4)280%NCS5%NCS8%NCS12%NCS主要礦物：金屬鐵(Fe);B-隕硫鐵(FeS);C-鐵板鈦礦(Fe2TiO5);D-鈦鐵礦(FeTiO3);F-(Mg2TiO4)E-三斜霞石(Na(AlSiO4);不同NCS用量焙燒礦的XRD分析含鈦礦物種類多且多數(shù)含鐵，呵斥鐵總回收率低。同時鈦回收困難。生成FeS，呵斥產(chǎn)品中硫含量超標(biāo)。有正鈦酸鎂(Mg2TiO4)生成。1海濱鈦磁鐵礦的儲量及特點3海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原焙燒磁選研討5結(jié)論主要內(nèi)容2海濱鈦磁鐵礦的常規(guī)選礦方法及結(jié)果4海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原同步成鈦酸鎂3.6焙燒同時生成Mg2TiO4的研討30-鈦磁鐵礦〔Fe2.75Ti0.25O4〕；B-(MgFe2O4)；C-鈦鐵礦(FeTiO3)；D-石英(SiO2)；E-霞石〔鋁硅酸鈉〕；F-輝石(〔Fe,Mg〕(Si2O6))；G-透輝石(〔Ca,Mg〕(Si2O6))；H—Ti2O3；I-金屬鐵(Fe)；J-鐵板鈦礦(Fe2TiO5)；K-鈦鐵礦物(FeXTi3-XO4)；L-頑火輝石(MgFeSi2O6)；M-易變輝石(Mg1.08Fe0.92Si2O6)；N-尖晶石(MgAl2O4)2煙煤(a)、無煙煤(b)不同用量時焙燒礦XRD圖譜對比鈦酸鎂的性質(zhì)和用途：鈦酸鎂〔Mg2TiO4〕具有介電損耗低、介電常數(shù)溫度系數(shù)小等特點,被廣泛用于高頻熱補償電容器、多層陶瓷電容器,引起了各國資料任務(wù)者的極大關(guān)注；主要用于制備微波陶瓷，是一種新型的陶瓷資料；目前都用純TiO2和MgO在1400℃以上溫度下合成。主要礦物：金屬鐵(Fe);B-隕硫鐵(FeS);C-鐵板鈦礦(Fe2TiO5);D-鈦鐵礦(FeTiO3);F-(Mg2TiO4)E-三斜霞石(Na(AlSiO4);有正鈦酸鎂(Mg2TiO4)生成。1海濱鈦磁鐵礦的儲量及特點3海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原焙燒磁選研討5結(jié)論主要內(nèi)容2海濱鈦磁鐵礦的常規(guī)選礦方法及結(jié)果4海濱鈦磁鐵礦的直接復(fù)原同步成鈦酸鎂鈦磁鐵礦精礦弱磁選鈦酸鎂粉體二段磁選一段磨礦直接復(fù)原鐵復(fù)原焙燒含鎂化合物混合壓球二段磨礦干式磁選復(fù)原劑323.6焙燒同時生成Mg2TiO4的研討33鐵回收率到達(dá)97%以上隨添加劑M用量添加，復(fù)原鐵中鐵檔次和回收率都明顯提高；闡明添加劑中的鎂替代鐵與鈦結(jié)合。添加劑M用量實驗〔焙燒溫度1300℃〕34添加劑對焙燒產(chǎn)物中礦物組成的影響在用量為10%時焙燒產(chǎn)物中根本是只需今金屬鐵和鈦酸鎂。礦物組成明顯簡單。磁選后復(fù)原鐵檔次在92%以上，正鈦酸鎂的純度到達(dá)90%以上正鈦酸鎂(Mg2TiO4)金屬鐵35鈦磁鐵礦精礦弱磁選鈦酸鎂粉體二段磁選一段磨礦直接復(fù)原鐵復(fù)原焙燒含鎂化合物混合壓球二段磨礦干式磁選