深度还原高铁铝土矿提取铁粉的研究

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随着我国铝、铁工业的持续快速发展,高品位铝土矿资源供应日益紧张,低品位铝土矿资源的综合利用越来越受到重视。我国广西储有大量高铁铝土矿,但由于技术和经济问题尚未被利用。而且现有的炼铁工艺环境污染严重,因此从清洁能源角度采用氢气还原高铁铝土矿具有现实意义。本文针对广西地区的高铁铝土矿进行了提取铁粉的研究,首先使用氢气和天然气为还原剂,研究了还原温度、还原时间、料层厚度对氧化铁还原程度的影响,得出了适宜还原工艺,并进行了两组平行实验,验证了所确定的还原工艺;在此基础上,本文使用热分析技术对纯物质和高铁铝土矿中相应矿物组分进行了对比,确定了氢气还原高铁铝土矿中氧化铁的机理函数,及三水铝石脱水的机理函数,并通过计算得到了反应的表观活化能E、指前因子A及动力学方程。得到了如下结论:(1)采用氢气作为还原剂时,还原温度为800℃、还原时间为90min、料层厚度在5mm时可将高铁铝土矿中的铁氧化物还原为金属铁,磁选后,铁主要以铁单质的形式存在于磁性物质中,铝、硅则在非磁性物质中富集,实现了铁铝的分离。(2)采用天然气作为还原剂时,还原温度为800℃、还原时间为120min、料层厚度在5mm时可将高铁铝土矿中的铁氧化物还原为金属铁,磁选后,金属铁富集到磁性物质中,铝、硅则富集到非磁性物质中,实现了铁铝的分离。(3)用Coats-Redfern法结合实验数据确定了五种不同晶粒度纳米氧化铁反应机理函数为:g(a)=[1-(1-α)1/3]2,纳米氧化铁氢气还原反应的表观活化能随晶粒度的增大而增大;确定还原分析纯氧化铁的机理函数为g(a)=[1-(1-α)1/3]1/2,应用该机理函数确定还原高铁铝土矿中氧化铁的表观活化能为E=65.610kJ·mol-1,指前因子A=2.4458×103及动力学方程为确定分析纯三水铝石机理函数为g(a)=[(1-α)1/3-1]2,应用该机理函数计算高铁铝土矿中三水铝石脱水反应的表观活化能E=421.022kJ·mol-1、指前因子A=3.0159×1038及动力学方程为
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