白云鄂博礦鉀、鈉的催化作用研究.pdf

1、白云鄂博鐵精礦是包鋼最主要的含鐵礦石原料基地，以其儲(chǔ)量巨大而驚人，然而，白云鄂博鐵精礦較之其他鐵礦物含有較高的鉀、鈉、氟，其中，氟主要以螢石（CaF2）的狀態(tài)存在，鉀、鈉主要以鉀長石、鈉輝石等復(fù)雜硅酸鹽形式存在。白云鄂博礦鐵精粉礦物組成復(fù)雜，嵌布力度細(xì)小，且含有較高的鉀、鈉、氟，這一特點(diǎn)也造成了白云鄂博鐵精礦在高爐冶煉工藝中出現(xiàn)了很多問題，氟主要以氣態(tài)氟和氟粉塵形式進(jìn)入大氣，成為主要的污染源。另外，隨著國家對工業(yè)節(jié)能環(huán)保的提倡，鋼鐵冶煉

2、也逐漸向低能耗、低污染、低成本轉(zhuǎn)變，逐漸由傳統(tǒng)的高爐冶煉向電爐煉鋼等鐵礦物的直接還原工藝轉(zhuǎn)變。因此，本課題針對白云鄂博鐵精礦含有鉀、鈉、氟的特點(diǎn)研究其在煤基直接還原還原過程中的特點(diǎn)，探究鉀、鈉、氟在鐵礦物直接還原過程中所起的催化機(jī)理。不僅為白云鄂博鐵精礦煤基直接還原工藝提供理論依據(jù)，而且為改進(jìn)其他鐵礦物在直接還原工藝上提供理論指導(dǎo)，使白云鄂博礦及其他含鐵礦物在直接還原鐵處理上得到更充分地利用，降低能耗，降低污染。本論文主要分為三個(gè)部分：

3、
　　第一部分選取白云鄂博礦鐵精粉和某外礦鐵精粉運(yùn)用模擬隧道窯直接還原法的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)罐直接還原法在不同的溫度及還原時(shí)間下將其還原成海綿鐵，并通過失重計(jì)算其金屬化率，然后，作對比研究。結(jié)果表明：在相同的還原溫度和還原時(shí)間下，白云鄂博礦鐵金粉金屬化率高于外礦金屬化率。
　　第二部分針對白云鄂博礦主東礦含有較高的鉀、鈉、氟及鈉鹽、鉀鹽對鐵礦物還原的催化作用，選鉀長石、鈉輝石、黑云母、碳酸鈉、氟化鈉、氟化鉀作為添加劑，添加到外礦實(shí)驗(yàn)

4、的半焦中，與主東礦在相同的還原溫度與還原時(shí)間下直接還原并對比分析。找出有催化作用的添加劑，并探究其催化作用機(jī)理。研究結(jié)果表明：對于鉀長石、鈉輝石，黑云母等含鉀、鈉的復(fù)鹽在直接還原過程中不會(huì)直接起到催化作用；而碳酸鈉，氟化鈉、氟化鉀作為添加劑在直接還原過程中起到明顯的催化作用。通過對主東礦在直接還原過程中的揮發(fā)物進(jìn)行XRD檢測得到有氟化鈉和氟化鉀，說明主東礦在直接還原過程中，有氟化鈉、氟化鉀氣體溢出，從而起到催化作用，其催化機(jī)理為，高溫下

5、鉀、鈉礦物與螢石反應(yīng)生成了KF、NaF，對碳的氣化反應(yīng)有催化作用。
　　第三部分：針對主東礦和西礦海綿鐵金屬化率較高，且西礦海綿鐵金屬化率高于主東礦海綿鐵金屬化率的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和他們含有稀土礦的差異，通過電鏡掃描和EDC的檢測方法，觀察還原后海綿鐵的礦相形貌，比較三種礦的差異。找出他們稀土分布及與鐵礦物附著的微觀差別。
　　本論文研究結(jié)果對提高鐵礦物直接還原海綿鐵金屬化率，降低能耗與污染，綜合利用白云鄂博礦資源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)