高磷鲕状赤铁矿深度还原-韩跃新技术分析.ppt

  高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷富集规律研究  韩跃新 高 鹏 孙永升 东北大学 2013年6月 主要内容 1 引 言 我国铁矿石进口情况 71% 65.6% 63.4% 69% 49.5% 我国铁矿石对外依存度情况 鲕状赤铁矿资源储量较大，约占国内铁矿资源总储量的12%， 远景储量超过100亿吨。 分布在湖南、湖北等地的鲕状赤铁矿含磷高，一般在0.4%～1.1%，称为高磷鲕状赤铁矿，探明储量达37.2亿吨。 高磷 鲕状 赤铁矿 呆矿 高P 矿物组成复杂 嵌布粒度极细 优质产品 (1)脱磷工艺 (2)富磷工艺 磷的迁移规律 机理研究 含磷较低的铁矿石 控制工艺条件脱磷 低磷深度还原铁粉 含磷较高的铁矿石 控制工艺条件富磷 高磷深度还原铁粉 高磷鲕状赤铁矿深度还原中磷的处理思路 P 2 磷矿物还原热力学基础 Ca3(PO4)2(s) + 5C(s) = 3CaO(s) + 2[P] + 5CO(g) (1) 1/3Ca3(PO4)2(s) + SiO2(s) + 5/3C(s) = CaO·SiO2(s) + 2/3 [P] + 5/3CO(g) (2) Ca3(PO4)2(s) + 2SiO2(s) + 5C(s) = 3CaO·2SiO2(s) + 2[P] + 5CO(g) (3) 2/3Ca3(PO4)2(s) + SiO2(s) + 10/3C(s) = 2CaO·SiO2(s) + 4/3[P] + 10/3CO(g) (4) 图3 磷灰石还原的ΔGθ-T图 1224°C 1287°C 1269°C 1495 °C 3 还原过程中磷富集规律 成分 TFe SiO2 Al2O3 CaO MgO P 含量 42.21 21.80 5.47 4.33 0.59 1.31 成分 FeO S TiO2 K Mn 含量 4.31 0.13 0.19 0.41 0.20 表1 高磷鲕状赤铁矿化学成分分析 （wt%） 3.1 矿石性质 图4 高磷鲕状赤铁矿XRD分析 Fe P 图5 矿石SEM图片 H – 赤铁矿; A – 胶磷矿; Q – 石英. 3.2 磷在各相间分布规律 Pdm = Pm × mm / (Po × mo) × 100 (1) Pds = Ps × ms / (Po × mo) × 100 (2) Pdg = 100 － Pdm － Pds (3) 还原温度对磷分布的影响 图6 还原温度对磷分布的影响 还原时间对磷分布的影响 图7 还原时间对磷分布的影响 配碳系数对磷分布的影响 图8 配碳系数对磷分布的影响 P Fe Fe Fe C Ca Si Fe O Al 图9 还原的SEM 图像及EDS能谱 图 10 还原物料的面扫描图像 3.3 磷相际迁移动力学 磷相际迁移规律 图 11 磷含量随检测位置变化关系 （A-1200℃; B-1250 ℃ ） A B 迁移动力学模型 深度还原过程中磷迁移 过程为：磷由渣相向金 属相迁移。迁移过程可分为： （1）渣相中扩散； （2）金属相中扩散。 ＮＰ—扩散速率，g/s DＰ —磷的扩散系数，ｍ２/s； CＰ —还原产物中P平均浓度，g/ｍ３； A —相界面表面积，ｍ２； V —体积，ｍ３； a —渣相（金属相）比表面积，ｍ-１。 扩散系数计算 试验过程中，在一定温度条件下，对不同反应时间进行分析，以ln(CP/CP0) ~t为坐标作图，最终确定磷的扩散系数。 A B 图 12 ln(CP/CP0)随时间变化关系 （A-1200℃; B-1250 ℃ ） 还原温度/℃ 扩散系数 /（m/s） 渣相 金属相 1200 8.2×10-9 8.8×10-9 1250 1.0×10-8 1.3×10-8 表2 磷的扩散系数 4 结 语 我国高磷鲕状赤铁矿资源丰富，深度还原高效分选技术 可以有效地处理该矿石，为其开发利用提供了新的途径。 深度还原过程中，磷矿物被还原为单质磷，绝大部分迁移进入金属相，少部分挥发进入气相。 还原温度、还原时间和配碳系数对磷在渣相、气相和金属相中的分布规律影响显著。 谢谢 !