鉻鐵礦強氧化焙燒理論與技術研究.pdf

1、分類號VDC博士學位論文密級鉻鐵礦強氧化焙燒理論與技術研究TheoryandTechnonlogyforIntensifiedOxidativeRoastingofChromiteore作者姓名：齊天貴學科方向：有色金屬冶金院(系、所)：冶金科學與工程學院指導老師：李小斌教授論文答辯日期2111二!。薌擴答辯委員會主席互!壘二∥中南大學2011年11月中南大學博士學位論文摘要摘要鉻鹽是國民經濟和國防建設中不可或缺的重要原料，但鉻鹽屬于高

2、?；瘜W品，其生產過程造成的嚴重污染問題一直制約著鉻鹽工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。推動鉻鹽生產技術的進步，實現(xiàn)鉻鹽生產的清潔化是鉻鹽工業(yè)面臨的重大研究課題。無鈣焙燒工藝是我國今后一段時期鉻鹽工業(yè)的主要發(fā)展方向，但傳統(tǒng)無鈣焙燒過程還存在鉻氧化率和回收率低、物料流量大、鉻渣利用困難等問題，嚴重制約了該工藝在我國的推廣應用。深入研究無鈣焙燒過程爐料組分的反應行為及相互影響規(guī)律，明確鉻鐵礦氧化焙燒過程的反應機理，對我國鉻鹽清潔生產技術的發(fā)展尤為重要。本文在

3、熱力學分析的基礎上，研究了鉻鐵礦中的含鐵、含鋁等主要組分在氧化焙燒過程的反應行為以及它們對鉻氧化動力學的影響規(guī)律；通過研究鉻鐵礦無鈣焙燒過程鉻的氧化動力學和物料結構的變化規(guī)律，提出了鉻氧化過程的反應機理，并對無返渣條件下鉻鐵礦的強氧化焙燒技術進行了研究；基于無鈣鉻渣中鐵化合物的賦存狀態(tài)，研究了鐵在多元體系中的分離富集行為，提出了經濟高效綜合利用鉻渣的方法。主要研究結果和進展如下：1)熱力學計算表明，在鉻鐵礦氧化焙燒條件下，Na2C03與

4、鉻鐵礦中含鉻尖晶石反應轉化為Na2Cr04的同時可與鉻鐵礦中的雜質反應轉化為Na20Fe203、Na20A1203、Na20Si02等二元鈉鹽化合物和Na3MgAlSi208、Na20A1203“2Si02等多元鈉鹽化合物；在熱力學上，上述二元鈉鹽化合物可進一步與含鉻尖晶石反應轉化為Na2Cr04，而多元鈉鹽化合物比Na2Cr04更穩(wěn)定，不能繼續(xù)與含鉻尖晶石反應。鉻鐵礦中的含鎂組分在氧化焙燒過程中形成穩(wěn)定的MgOFe203、MgOA12

5、03、MgOSi02和2MgOSi02等含鎂化合物，這些含鎂化合物可被過量的Na2C03分解而轉化為鈉鹽化合物和游離的MgO。2)在高溫條件下MgOFe203、Fe203等含鐵化合物可與Na2C03迅速反應生成Na20Fe203，其反應動力學符合固固反應擴散控制模型。Na20Fe203可與含鉻尖晶石反應完全轉化為Na2Cr04，但鉻的氧化速率遠低于相同條件下Na2C03與含鉻尖晶石反應時鉻的氧化速率。在含鉻尖晶石氧化過程中，含鐵組分能夠