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攀枝花地区钛资源储量占全国储量的90.5%,占世界的35%。由于该地区钛矿资源特点,现用攀枝花钛精矿生产富钛料的方法在生产工艺、能源消耗、资源节约、设备使用状况以及经济效益等方面存在着问题。课题通过对钛精矿进行预处理,再进行真空碳热还原,强化其除杂能力,制备高品位富钛料。 本研究主要内容包括:⑴钛精矿真空碳热还原过程中,粒度的减小能加快反应的进行的速度。钛精矿的失重率随粒度的增大而减小,铁金属化率整体上随粒度的变小而增大。200目至250目粒度范围钛精矿主要物相为钛铁矿,1450℃-14%-60min时,300目以上钛精矿粒度铁的金属化率能到达97%,真空碳热还原出的硅进入金属铁相中形成硅铁合金。⑵钛精矿一定配碳量预还原后,随着还原时间的延长,预还原试样的失重率增加,同时碳的百分含量以及残碳率下降,铁的含量与铁的金属化率不断增加,1200℃配碳量12%,当预还原时间为120min时,金属化率为也仅67.6%,还原出的金属铁相呈细小颗粒均匀分布试样中,预还原过程中钛精矿中磁铁矿物相全部还原为金属铁相。不同预还原时间得到试样经真空处理后,预还原时间越长试样中的残余剩碳降低,进一步的碳热还原产生的碳的氧化气体越少,真空处理过程中系统的压强变化值的越小。预还原出来的微小金属铁颗粒为真空处理试样过程中铁的聚集长大形成附着点,为真空处理试样中为铁的进一步还原、聚集长大的创造动力学条件。真空处理后的试样中有低价钛的氧化物Ti1.83O3和Ti2O3。挥发出的金属铁在坩埚盖上冷凝得到,同时硅单质挥发出来在坩埚盖上与金属铁形成硅铁合金。⑶对真空碳热还原钛精矿动力学计算得到。真空碳热还原铁元素的反应,其限制性步骤为为界面化学反应控制,温度为1200℃时,真空碳热还原钛精矿中铁元素的还原速率方程为1-(1-η)1/3=0.00207t。