钛磁铁矿直接还原焙烧磁选钛铁分离影响因素及机理研究

The titanomagnetite in beach placer is one of the sources of iron and titanium。So far the process for separately recovering titanium and iron from titanomagnetite has not been found due to its special property. Studies have demonstrated the feasibility of separating and recovering iron and titanium from titanomagnetite by using direct reduction roasting-magnetic separation process. However, the influence factors, the best conditions and the mechanism of mineral transformation in reduction roasting process have not been investigated systematically. Therefore, in this study, The XRD, SEM, and EMPA detection technologies will be used to investigate the factors and reaction mechanism of the process to determine the best conditions for direct reduction roasting of titanomagnetite. The effect and the reaction mechanism of reductants and additives on the transformation of minerals contained in titanomagnetite ore will be investigated in details. The method and mechanism for controlling the formation of different species of titanium bearing minerals and particle size of metallic iron will also be investigated. The effects of different reductants including coals, coal slime and blast-furnace dusting ash on the direct reduction roasting are compared. The interaction and the reaction mechanism between reductants and additives are investigated in the study. The process and mechanism of recovering titanium mineral from magnetic separation tailings will be studied and contrasted with the process used in recovering titanium mineral based on the property of tailing. The results obtained in this project will put forward a theoretical base for effective utilization of titanomagnetite, and have very important academic and practical significance.

海滨砂矿中的钛磁铁矿是铁和钛的来源之一，但目前还未找到从中分别回收钛和铁的有效方法。研究证明，用直接还原焙烧-磁选可以实现钛磁铁矿中钛和铁的分离并分别回收，但其详细的影响因素、最佳条件和反应机理缺乏系统研究。采用X射线粉晶衍射、电子显微镜、电子探针等手段，研究钛磁铁矿通过直接还原焙烧-磁选钛、铁分离过程的影响因素和反应机理，确定其主要影响因素及最佳条件；查明还原剂和添加剂在钛磁铁矿直接还原过程中对矿物转化过程的影响规律和机理；揭示直接还原焙烧过程中生成的金属铁和含钛矿物种类和颗粒的控制条件及机理；研究比较煤种、煤泥、高炉除尘灰等作为还原剂的可行性及其对钛铁分离效果的影响、还原剂与添加剂的交互作用对焙烧过程的影响规律和机理；实现从直接还原焙烧-磁选产生的富钛产品中回收含钛矿物，并比较其回收工艺和机理与天然含钛矿物的异同。研究结果可为钛磁铁矿的有效利用提供理论基础，有重要的学术意义和实用价值。

针对钛磁铁矿利用中存在的精矿铁品位低，钛不能有效利用的问题，提出了流程短、能耗低、能同时得到还原铁和钛产品的直接还原焙烧-磁选工艺，还原铁和钛产品可以分别作为炼钢的和其他钛产品的原料。系统研究了该工艺的影响因素和反应机理。.海滨钛磁含铁51.85%，TiO211.33%，主要矿物为钛磁铁矿、钛铁矿，次要矿物为石英和橄榄石。.以煤为还原剂，采用直接还原焙烧-磁选工艺可以实现钛磁铁矿中的铁和钛的分离。在烟煤用量20%，氟化钙用量10%，1250℃焙烧60min，焙烧产物经两段磨矿磁选，可以得到Fe品位91.80%、铁回收率88.52%、TiO2含量0.46%的还原铁和TiO2品位24.05%、TiO2回收率97.97%钛产品。研究了煤的种类和用量、添加剂等对还原过程的影响，查明了不同因素的影响机理。为降低成本，研究了煤泥种类和用量对钛磁铁矿直接还原的影响和机理，结果表明，煤泥可以代替煤作为钛磁铁矿的还原剂，得到了基本相同的结果，但最佳条件与煤有区别。.以不同种类的高炉灰与海滨钛磁铁矿进行共还原，结果发现，高炉灰可以作为还原剂，可以同时利用高炉灰中炭并回收其中的铁。在高炉灰用量25%；萤石用量4%；焙烧温度1300℃，焙烧时间60 min条件下。焙烧矿两段磨矿磁选，可得到Fe品位94.23%，TiO2含量0.58%，总铁回收率87.59%的还原铁。同时发现，不同产地高炉灰均可以在C/O摩尔比小于0.72时完成与钛磁铁矿的共还原，原因是高炉灰作还原剂时固固反应为主。研究了焙烧条件对焙烧矿可磨度的影响，发现焙烧矿的可磨度与天然矿石有很大不同。.还研究了用包埋法的影响因素，发现采用包埋法焙烧可以明显提高钛产品中钛的品位。在烟煤用量60%；焙烧温度1200℃，时间150min焙烧；经两段磨矿磁选，可以得到铁品位90.48%、铁回收率90.12%、TiO2含量0.93%的还原铁产品和TiO2品位45.58%、TiO2回收率95.35%的钛产品。.为解决钛磁铁矿还原过程中产生的钛产品中仍含有部分铁的问题，又提出了添加氧化镁进行焙烧的新工艺，该工艺可以生产还原铁和非金属材料正钛酸镁，可以大幅度简化正钛酸镁的制备过程，也可以为钛磁铁矿的有效利用提供新途径，值得深入研究。