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稀有金属不仅在科学技术研究中扮演越来越重要的作用,越来越成为改造传统产业、发展新型产业的关键战略资源。稀土、铌、锆等已经成为不可或缺的原料,并且随着科技不断进步,对于稀有金属的消耗需求逐年增加。稀有金属成矿复杂,分布稀散,提取困难,特别是当多种混合稀有金属共伴生现象严重时,现有的选矿、冶金工艺难以提取分离出单一有价元素。本文以稀有多金属混合精矿为研究对象,提出了混合精矿碳化-氯化冶金开发新工艺,不仅可以高效综合回收有价元素,而且极大地减少了污染物。对稀有多金属混合精矿进行碳还原焙烧研究,以期通过试验,系统的研究碳还原工艺和机理,为氯化冶金提供必要的基础物理化学理论依据和必要的实验参数,最终实现新型高效的冶金提取新方法的应用。论文首先针对稀有多金属混合精矿中主要的元素矿物进行了相关热力学分析并拟合吉布斯自由能与温度的关系,结果表明:铁氧化物被还原为金属的初始温度为720℃。矿石中的脉石等矿物与FeO反应的吉布斯自由能在857℃以下为负。2567℃以上铌氧化物才会被还原。氧化铈还原为金属需要在2500℃以上温度反应。而锆石的分解温度为1676℃,反应产生ZrC和SiC相所需要的温度分别为:1653℃和1543℃。研究稀有多金属混合精矿在1225℃以下温度进行还原焙烧,研究了不同还原焙烧制度下对于铁矿石的金属化率的影响。研究表明最佳还原温度为1175℃,时间50min,C/O=1.5时,金属化率为92.52%。研究了不同还原焙烧时间下的反应产物的物相变化:随还原时间的延长能谱图中稀土衍射峰逐渐增强,稀土元素有富集现象,并且由不规则块状转变为聚集状态的细小颗粒存在,包裹于环状结构的石英等脉石内部。对混合精矿进行高温深度还原,在配碳量为C/O=3.5,保温120min,焙烧温度为2000℃的条件下。运用化学分析、XRD、SEM、EDS等分析手段,系统的研究了不同还原温度下,各相的变化和元素的迁移。研究结果表明:锆石1600℃基本分解,在2000℃锆的碳化率为75%。在2200℃下SiO2衍射峰基本消失,Zr、Si、Fe相发生新的反应形成Zr4Fe4Si7新相。还原物料中稀土随温度升高逐渐出现稀土铝酸盐、稀土硅酸盐相、稀土硅铁合金相,温度升高到2200℃时出现碳磷稀土相。综合分析认为2000℃为高温碳还原的最佳温度。