宽甸含硼尾矿活性研究

摘要

辽宁丹东地区的硼铁矿因“选铁弃硼”产生含硼尾矿。针对目前含硼尾矿存在的活性低、加工利用难度较大的问题，本论文对辽宁宽甸地区含硼尾矿的活性进行了研究，主要内容如下:
　　1、基于含硼尾矿原料组成和结构的分析结果，比较了直接焙烧法、钠化焙烧法、钙化焙烧法、硫酸铵焙烧法和TiO2、ZrO2焙烧法提高含硼尾矿活性的效果。结果表明直接焙烧法和钠化焙烧法能较为显著地提高含硼尾矿的活性，而其他方法提高活性效果均不佳。
　　2、采用直接焙烧法提高含硼尾矿的活性，考察了焙烧温度和焙烧时间对活性的影响。结果表明焙烧温度低于700℃时，活性随着焙烧温度升高而增大，700℃时活性达到70.10％;超过700℃时，活性随着焙烧温度升高整体呈现降低的趋势。焙烧时间低于2h时，活性随着焙烧时间的延长而增大;焙烧时间超过2h时，活性随着焙烧时间的延长略有降低。直接焙烧后活性提高的主要原因在于不易碱解的硼镁石经过焙烧脱水分解成易于碱解的遂安石。
　　3、以700℃焙烧2h后的含硼尾矿为原料，基于缩核模型推导了原料中的硼在NaOH溶液中进行碱解反应的动力学方程，并以原料进行碱解实验，根据实验结果对理论推导的动力学方程进行拟合与验证。研究表明硼的碱解反应过程符合缩核模型，硼在碱解反应过程中的动力学方程为t=42.4954[(1-X)-1/3+1/3 ln(1-X)-1]+0.0338[(1-X)-2/3-1]，其动力学过程主要受扩散控制，升高溶液温度、提高NaOH溶液浓度及降低原料粒度均有利于碱解时间缩短，反应尽快完成。
　　4、采用钠化焙烧法提高含硼尾矿的活性，考察了Na2CO3用量、焙烧温度及焙烧时间对活性的影响。结果表明在Na2CO3用量为理论量5倍、焙烧温度为950℃、焙烧时间为2h的最优条件下，含硼尾矿的活性能达到86.78％。通过钠化焙烧过程的机理分析，活性提高的主要原因在于Na2CO3分解产生的Na2O与含硼尾矿中的硼反应生成可溶性的硼酸钠盐。
　　本文研究结果将为含硼尾矿的高效综合利用提供科学依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 硼铁矿资源综合利用概述

1．1．1 选矿分离工艺

1．1．2 湿法分离工艺

1．1．3 火法分离工艺

1．1．4 作烧结矿添加剂

1．1．5 制备Fe-Si-B母合金

1．1．6 其他

1．2 硼矿资源活性提高研究进展

1．2．1 直接焙烧法

1．2．2 钠化焙烧法

1．2．3 钙化焙烧法

1．2．4 硫酸铵焙烧法

1．2．5 其他

1．3 本文研究内容、思路和意义

1．3．1 本论文研究内容

1．3．2 本论文研究思路

1．3．3 本论文研究意义

第二章 实验部分

2．1 实验主要试剂和仪器

2．1．1 实验主要试剂

2．1．2 实验仪器和设备

2．2 实验过程

2．2．1 焙烧

2．2．2 研磨过筛

2．2．3 碱解反应

2．2．4 加压水浸

2．3 测试与表征

2．3．1 B2O3含量

2．3．2 活性

2．3．3 化学成分

2．3．4 TG-DTA

2．3．5 物相组成

2．3．6 微观形貌

第三章 含硼尾矿原料分析及活性提高方法探讨

3．1 含硼尾矿分析

3．1．1 含硼尾矿化学成分分析

3．1．3 含硼尾矿SEM分析

3．1．4 含硼尾矿热分析

3．2 活性提高方法探讨

3．2．1 直接焙烧法

3．2．2 钠化焙烧法

3．2．3 钙化焙烧法

3．2．4 硫酸铵焙烧法

3．2．5 TiO2和ZrO2焙烧法

3．3 本章小结

第四章 直接焙烧对活性的影响及碱解过程动力学研究

4．1 直接焙烧对含硼尾矿活性的影响

4．1．1 焙烧温度的影响

4．1．2 焙烧时间的影响

4．2 碱解活性与碱解时间的动力学研究

4．2．1 不同碱解时间下的碱解活性分析

4．2．2 反应动力学模型的建立

4．2．3 动力学模型中参数的确定

4．2．4 动力学模型的验证

4．3 本章小结

第五章 钠化焙烧对活性的影响及其机理分析

5．1 钠化焙烧过程的热分析

5．2 钠化焙烧对含硼尾矿活性的影响

5．2．1 焙烧温度的影响

5．2．2 碳酸钠用量的影响

5．2．3 焙烧时间的影响

5．3 钠化焙烧机理分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录