印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性

以经典工艺矿物学研究方法为基础,结合化学物相分析、矿物解离分析(MLA)、X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明:印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出,偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在C/Fe摩尔比1.2、温度1300 ℃条件下还原60 min可较好实现金属化。其还原历程遵循:Fe_2.75Ti_0.25O₄ → FeTiO₃, (Fe, Mg)Ti₂O₅ → (Fe, Mg)Ti₂O₅ → Fe,稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相,V、Ti则赋存于渣中富钛相,为后续的分离提取创造了有利条件。      

预氧化对钛铁矿结构及其产物金红石的影响

利用X射线衍射分析和流态化酸解水解工艺,研究预氧化温度和时间对钛铁矿晶体结构及其产物金红石的影响。结果表明,预氧化温度低于800℃时,生成了金红石微晶和FeTiO3·Fe2O3固溶体,预氧化温度高于850℃时,生成了明显的金红石相和铁板钛矿Fe2O3·TiO2,原来的钛铁矿结构被破坏。产物金红石TiO2纯度随着预氧化温度的升高先增加后减少,预氧化温度为800℃时,TiO2纯度最高,为90.03%。预氧化时间从15 min增加到60 min,逐渐生成金红石微晶和FeTiO3·Fe2O3固溶体,没有破坏原来钛铁矿的结构,预氧化时间对产物金红石的TiO2纯度影响较小。     

攀枝花钛渣和钛精矿在氧化还原改性-酸浸工艺中对比研究

制备高品质沸腾氯化富钛料是钛白生产中的重要环节。采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段对攀枝花钛渣和钛精矿在氧化还原改性-盐酸法制备富钛料工艺进行了系统的对比研究。结果表明,钛铁矿和钛渣均保持致密结构,且都含有少量酸溶性差的硅酸盐相,但是两者的主要物相分别为酸溶性好的M2O3型固溶体(主要为Fe Ti O3)和酸溶性差的黑钛石M3O5型固溶体(包括Ti3O5,Mg2Ti O5和Fe Ti2O5等)。钛精矿经过改性后会变为多孔的Fe Ti O3,浸出反应活性非常高,常压浸出即可得到合格的沸腾氯化富钛料。而钛渣在现有的氧化还原-常压盐酸浸出工艺中的反应活性要比钛铁矿差很多,改性后钛渣仍有一定含量的难溶M3O5固溶体,且矿相致密结构未被完全破坏,常压浸出处理不能有效除杂,需要加压浸出才能得到高品位富钛料。另外,钛渣硅酸盐杂质相在整个改性和盐酸浸出过程中的变化不大。     

太和钒钛磁铁精矿钠化氧化球团还原膨胀的研究

本文对太和钒钛磁铁精矿加钠和不加钠焙烧球团的还原膨胀进行了研究。两类球团的主要物相组成均为赤铁矿和铁板钛矿。低温还原过程中,球团的膨胀主要发生于赤铁矿向磁铁矿的还原阶段。通过测试发现,还原球团中磁铁矿的微区应力随赤铁矿钛固溶量的增加而增大。由于钠盐的作用,钠球赤铁矿的钛固溶量较同温度焙烧的白球的要高1％,因此钠球还原球团的微区应力较大。俄歇谱分析表明,钠球中,元素Na、V、Si在晶界偏析,这造成球团晶间强度的大大降低。由于强度的降低和微区应力的增大,钠球在低温还原时,结构严重破坏,产生异常的还原膨胀。     

预氧化在攀枝花钛铁矿固态还原过程中的作用

研究了预氧化对攀枝花钛铁矿还原行为的影响.结果表明:预氧化加快了钛铁矿铁氧化物的还原速率,提高了还原产物铁的金属化率.其作用机理是:钛铁矿在预氧化过程中形成了假金红石、三氧化二铁、金红石和三价铁板钛矿等新的物相,破坏了原有矿物结构,颗粒内部形成了大量孔隙,有利于增大颗粒的比表面积,改善还原过程气体的扩散条件;经预氧化处理的钛铁矿在预氧化过程中形成的新物相将被重新还原,新生钛铁矿活性高,还原产物的显微结构也得到了进一步的改善.     

高温X射线衍射测定钒钛磁铁矿氧化过程的物相变化

本文介绍了首次采用高温X射线衍射法代替传统方法,测定攀枝花、钒钛磁铁矿氧化过程的物相变化。绘出了在加Na_2SO_4与不加Ma_2SO_4的条件下,氧化温度与铁、钛物相变化的关系曲线。指出了Na_2SO_4对铁、钛矿物(磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、铁板钛矿和金红石)氧化速度的影响以及对钛矿物向铁矿物中固溶速度的影响。并测定出铁钛过渡相Fe_2O_3·xTiO_2的消长范围,该过渡相与其它钛矿物之间的变化关系。     

预氧化对岩矿型钛铁矿还原行为的作用机理研究

以攀枝花钛铁矿为试验对象,详细研究了预氧化对岩矿型钛铁矿还原行为的作用机理。结果表明,未处理的岩矿型钛铁矿的还原速率较慢,而预氧化能够有效提高还原速率。这是因为在预氧化矿还原前期会发生Fe~(3+)→Fe~(2+)(FeTiO_3)的快速转变反应。该反应会生成大量孔洞,破坏了钛铁矿的致密结构,有利于后续还原反应的进行。预氧化焙烧温度越高,焙烧时间越长,钛铁矿的还原速率越快。此外,预氧化还会使后续还原产生的金属Fe晶粒变小,分布变弥散。     

钒钛磁铁矿精矿粉的还原过程

本工作对钒钛磁铁矿中三种精矿粉的物相组成及还原过程进行了研究。 A、B二铁精矿的主要物相组成为磁铁矿和钛铁矿,其中网格状显微结构是钛铁晶石的氧化产物——钛铁矿和磁铁矿。在500～800℃温度范围内观察到钛铁晶石在还原过程中经过钛铁矿。钛铁矿在还原过程中若有过剩的氧化铁存在,也经过钛铁晶石。粗粒钛铁矿经过预氧化可显著改善其还原性。B矿在600℃开始出现过还原。     

攀西钛矿球团焦炉煤气还原研究

针对攀西钛精矿粒度细、直接入炉冶炼钛渣难的问题,提出细粒级钛矿制备钛矿球团,钛矿球团焦炉煤气还原,并与细粒级钛精矿开展对比试验研究。结果表明:钛矿球团通过预焙烧后出现微裂纹和孔洞,有利于气相还原反应的进行,当还原温度在950℃时,钛矿球团焦炉煤气还原4 h后,金属化率可达85%以上,还原过程中钛矿球团物相结构发生较大变化,其主要物相由铁板钛矿相变成金属铁相、金红石相和少量钛铁矿相;随着反应进行钛矿球团中金属Fe逐渐显现、呈星点状分布、随之长大,最后连接成片。为攀西细粒级钛精矿冶炼钛渣提供了一定理论支撑。     

钛铁矿磁化焙烧分离的热力学分析

为了探讨钛铁矿以Fe3O4和TiO2分离路线的可能性,对钛铁矿低温下的氧化与还原热力学进行了分析研究.结果表明:若通过直接磁化焙烧的方法,氧气能够将FeTiO3氧化成Fe3O4,但实际操作会难于控制反应条件,易过氧化成Fe2O3和Fe2TiO5;使用CO2和H2O气体将FeTiO3氧化生成Fe2O3和Fe2TiO5的反应更容易发生,而非生成Fe3O4,因此这两种气体也无法直接将钛铁矿磁化;若通过间接磁化焙烧的方法,先用氧气或空气将FeTiO3氧化,而后无需较高浓度的CO以及较低的温度即可以将FeO3和Fe2TiO5还原成Fe3O4.根据上述结果,提出钛铁矿分离钛与铁的新路线:将钛铁矿通过氧化和磁化,再通过磁选的方式得到铁精矿粉和钛渣.     

某地钛磁铁矿球团矿的物质成分研究

文章介绍了利用显微镜、扫描电镜研究某地钛磁铁矿精矿粉加入硫酸钠后制成球团矿的工作情况。研究了氧化焙烧前、后的矿物组成、形貌特点以及矿物成分。指出厂钒酸钠(成分上接近于正钒酸钠)是提钒的主要物相。作者对钛磁铁矿复合相中的钛磁铁矿、钛铁矿片晶、尖晶石片晶,及钛赤铁矿、铁板钛矿、钒酸钠等进行了成分分析及矿物化学式计算。指出了有益元素的分布规律,为进行水浸提钒及还原工艺提供了可靠的依据。     

某地钛磁铁矿球团矿的物质成分研究

文章介绍了利用显微镜、扫描电镜研究某地钛磁铁矿精矿粉加入硫酸钠后制成球团矿的工作情况。研究了氧化焙烧前、后的矿物组成、形貌特点以及矿物成分。指出了钒酸钠(成分上接近于正钒酸钠)是提钒的主要物相。作者对钛磁铁矿复合相中的钛磁铁矿、钛铁矿片晶、尖晶石片晶,及钛赤铁矿、铁板钛矿、钒酸钠等进行了成分分析及矿物化学式计算。指出了有益元素的分布规律,为进行水浸提钒及还原工艺提供了可靠的依据。     

钒钛烧结矿矿相特征及其对RDI的影响机理

为了查明影响钒钛烧结矿低温还原粉化的机理,采用偏光显微镜和X射线衍射仪对承钢烧结矿还原前、后的矿相结构进行系统定量研究,从矿相结构方面入手探究影响钒钛烧结矿低温还原粉化性能的规律。结果表明:还原前,烧结矿具有典型的交织熔蚀结构,钛赤铁矿、铁酸钙分别为主要的金属相和粘结相,骸晶状钛赤铁矿集中出现;经过500℃还原后,其显微结构以粒状为主,钛磁铁矿为主要的金属相,粘结相中铁酸钙明显减少,且气孔和裂纹明显增多。由此可见,钛赤铁矿在向钛磁铁矿转变的过程中,发生了晶体结构转变,引起了体积膨胀;且经过还原后,烧结矿的气孔明显增多,显微结构发生明显变化,其由交织熔蚀结构变为粒状结构,这是引起烧结矿低温还原粉化的原因。     

赤铁矿内配兰炭生产球团矿固结机制研究

摘要：通过对不同温度、不同兰炭配入量的内配兰炭赤铁矿球团进行FeO含量检测和矿相结构分析,得出兰炭在赤铁矿球团焙烧过程中的作用机制。结果表明：兰炭含量较低时,主要发生燃烧反应,不利于赤铁矿向磁铁矿转变,且气孔率增大使球团抗压强度降低;兰炭含量过高,还原反应占主导,大量Fe2O3被还原为Fe3O4,甚至被还原为FeO,随之形成铁橄榄石;兰炭燃烧放热过多使球团内部熔化,导致球团抗压强度大幅降低。最终选择适宜的兰炭配比为1.5%,焙烧温度为1300℃,焙烧时间为18.5min,空气流量为3.2L/min, 抗压强度为2708.8N。     

电炉熔炼钛精矿的热力学讨论

对攀枝花钢铁研究院电炉熔炼钛精矿的有关反应进行热力学分析,认为在电炉熔炼过程中钛精矿中游离的FeO和Fe2O3首先被还原,然后钛精矿中的主要成分FeTiO3按下列顺序逐步被还原FeO·TiO2→Fe+TiO2→Fe+Ti3O5→Fe+Ti2O3→Fe+TiO;MgO、CaO和Al2O3等杂质在电炉还原熔炼钛精矿的温度(2000K左右)下不可能被还原,从而进入钛渣中;电炉熔炼得到钛渣主要物相为黑钛石,玻璃体硅酸盐相.     

攀枝花太和矿中钛磁铁矿固溶分解物的鉴定

对攀枝花太和矿中的钛磁铁矿固溶分解物进行了鉴定.成分分析和X—射线结构分析数据证明,它主要是钛铁矿而不是此前普遍认为的钛铁晶石。     

攀枝花钛精矿制取电焊条用还原钛铁矿粉的研究

攀枝花钛精矿经预氧化和未氧化矿的直接还原对比实验表明,钛精矿预氧化处理后还原的工艺流程,是适用于攀枝花矿制取还原钛铁矿粉的工艺流程。在合理的氧化焙烧工艺和还原工艺下,可获得符合GB5688—85规定的还原钛铁矿粉。用其涂制的电焊条焊接工艺性能和焊缝金属的化学成份,力学性能,均符合GB6117—85规定,是焊条制造业良好的辅料。     

不同类型钒钛球团矿矿相结构和冶金性能分析

通过偏光显微镜和X射线衍射仪对中钛和高钛两种不同类型球团矿的矿相结构进行分析,并结合球团矿冶金性能测试,探讨钒钛球团矿的矿相结构对冶金性能的影响机理。结果表明:中钛球团矿主要矿物为钛磁铁矿、钛赤铁矿和钛磁赤铁矿,显微结构较均匀,矿物间胶结形成网状结构,使得其抗压强度达到3 221 N/P;高钛球团矿的抗压强度较差,只有2 200 N/P,原因是其存在分带结构,外部带以粒状钛赤铁矿为主,内部带以玻璃质胶结板状钛磁铁矿为主,同时过渡带存在裂隙和局部集中出现的气孔。中钛球团矿的还原度指数为87.75%,而高钛球团矿只有66.34%,这与中钛球团矿以高质量分数的钛赤铁矿和均匀分布的、多连通的、大气孔较多的气孔结构特征有关。     

高温碳热还原条件下钛铁矿物相变化的实验研究

采用煤粉为还原剂,在1 573~1 873K的温度条件下进行TiO2含量为61.85%的钛铁矿的碳热还原实验,并采用XRD、SEM等技术手段分析了还原产物的物相变化和微观形貌。结果表明,当C与钛铁矿中全部氧化物的碳氧比例≥1∶1时,钛铁矿的还原产物全部为TiC和金属Fe。即采用碳热还原法可以从钛铁矿中获得TiC/Fe复合材料,为钛铁矿中Fe和Ti的资源综合利用提供参考。     

FexO-TiO2体系的固相反应机理

采用扩散偶法研究了1323~1473 K下FexO-Ti O2体系的固相反应,反应过程中氧分压由一定比例的CO-CO2混合气体控制.扩散偶截面的微观形貌用电子探针进行观察,并对Fe2+、Ti4+和O2-离子的扩散浓度轮廓进行定量分析.结合Fe O-Ti O2体系相图确定了固相反应中有钛铁晶石、钛铁矿和假铁板钛矿相生成,且它们的生长受扩散控制.依据扩散组元的摩尔分数变化绘制了铁离子的扩散路径图,并在此基础上描述了该体系的固相反应机理.