硫铁矿烧渣制备海绵铁和绿矾制备还原铁粉的工艺研究

摘要

本文对硫铁矿制酸烧渣的综合利用进行了较全面的综述，在此基础上，对硫铁矿烧渣和硫铁矿烧渣制取的绿矾及钛白副产绿矾制取海绵铁和还原铁粉的工艺进行了研究，为硫铁矿烧渣和绿矾的综合利用开辟了新的途径。 以某硫铁矿制酸烧渣为原料，采用无烟煤作还原剂， CaCO3为脱S剂，同心环装料方式，高温还原焙烧制取海绵铁的最佳工艺条件是：烧渣：无烟煤：CaCO3的加料比为100:40～45:10；焙烧温度为980～1000℃；焙烧时间为4～4.5h。在此条件下铁的金属化率可达92～94％，杂质含量除Si、S的含量较高外，均可达到国内海绵铁的有关标准，经过湿式磁选，产品中总铁略有上升，金属化率稍有下降，杂质Si和S显著降低。热力学分析和反应产物的X.射线衍射测试结果表明，碳还原氧化铁的反应过程为Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。 以硫铁矿烧渣制取的绿矾或钛白副产绿矾为原料制取还原铁粉的工艺路线是：绿矾经(NH4)2CO3转化为FeCO3，再以无烟煤为还原剂，CaCO3为脱S剂，同心环或分层装料方式还原焙烧制取初还原铁粉，最后用氢气二次还原制取精还原铁粉。制取初还原铁粉的最佳工艺条件为：FeCO3：煤：CaCO3的配料比为100:60:8；焙烧温度为1000℃：焙烧时间为4.5h。精还原的条件为温度860℃，时间50分钟，所得还原铁粉的各项指标均达到了有关国家标准。 CaCO3在制取海绵铁和还原铁粉中不仅起到脱S剂的作用，而且可以促进固体C的气化，提高了反应气氛中的CO浓度。加快氧化铁的还原速度，提高了铁的金属化率。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1前言

1.2硫酸烧渣的特点和组成

1.3硫铁矿烧渣利用的现状

1.3.1铁盐的制备

1.3.2硫铁矿烧渣制取铁系颜料

1.3.3制备磁性材料

1.3.4海绵铁和还原铁粉的制备

1.4钛白副产绿矾综合利用的研究简况

1.5本研究的目的

第二章实验方法及产品分析

2.1原料与试剂

2.1.1原料

2.1.2试剂

2.2实验设备及仪器

2.3海绵铁和还原铁粉的制备方法

2.4产品的分析方法

2.4.1 Fe2+的分析

2.4.2铁粉中全铁含量的测定

2.4.3金属化铁的测定

2.4.4产品中杂质元素分析

第三章硫铁矿烧渣制备海绵铁的研究

3.1碳还原硫铁矿烧渣的热力学分析

3.1.1碳-氧燃烧反应

3.1.2碳还原铁氧化物的热力学分析

3.2硫铁矿烧渣碳还原制海绵铁试验研究

3.2.1装料方式的选择

3.2.2还原剂的选择及用量实验

3.2.3 CaCO3用量的实验和作用分析

3.2.4原料种类的对比实验

3.2.5还原焙烧温度的实验及氧化铁还原过程分析

3.2.6还原焙烧时间实验

3.2.7海绵铁的磁选试验

3.2.8综合性试验

3.3本章小结

第四章硫酸亚铁制取还原铁粉的研究

4.1前言

4.2硫酸亚铁制取还原铁粉的基本原理

4.2.1绿矾的转化

4.2.2 FeCO3还原焙烧

4.3试验原料和方法

4.3.1试验原料

4.3.2试验方法和工艺流程

4.4 FeCO3还原焙烧研究

4.4.1碳酸亚铁的还原焙烧试验

4.4.2综合性试验

4.5精还原试验

4.5.1精还原脱除杂质原理

4.5.2精还原工艺试验

4.6本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文