PDF《NaOH­NaNO3 熔盐法分解铁尾矿的动力学》

电话:?024?23680841? E?mail:[email protected] 第?21?卷第?11?期 于洪浩,等:NaOH?NaNO3?熔盐法分解铁尾矿的动力学? 2959? 其反应温度和反应时间均有明显下降? [13?14]? .但熔盐法 处理铁尾矿作为一个尚未开拓的领域,急需开展大量 的基础研究工作,而有关铁尾矿在熔盐体系中的分解 动力学研究尚未见报道.针对这一问题,本文作者研 究了反应温度及反应时间对铁尾矿在熔盐体系中分解 率的影响,得到铁尾矿的分解动力学模型,这对铁尾 矿熔盐清洁处理新工艺的设计具有重要的理论意义和 实际意义.? 1? 实验? 1.1? 实验原料 实验所用主要原料是鞍山型铁尾矿(鞍山钢铁集 团),其主要成分见表 1.从表

1 可以看出,在铁尾矿 中主要成分为 SiO2?及Fe2O3,其它微量成分为 Al2O

3、? CaO、MnO 和TiO2.颗粒的起始粒度及分布决定原料 的反应活度,颗粒的累积分布如图 1?所示,由1?图可 知, 铁尾矿的原始粒度为 d50=12 μm. 图2所示为未处 理铁尾矿和熔盐煅烧铁尾矿的 XRD 谱. 从图 2(b)中可 以看出,尾矿中主要物相是 α?石英相及赤铁矿相,其 它原料为 NaOH(分析纯)和NaNO3(分析纯). 表1? 实验用铁尾矿主要成分? Table?1? Composition?of?iron?ore?tailings?in?experiment (mass? fraction,?%)? SiO2? Fe2O3? Al2O3? CaO? 82?.26? 14.37? 0.8? 0.57? MnO? TiO2? Combustion?loss? 0.034? 0.016? >

1.?87? 图1? 铁尾矿的粒度累计分布图? Fig.1? Particle?size?distribution?of iron?ore?tailings? 图2? 未处理铁尾矿与熔盐煅烧铁尾矿的 XRD 谱? Fig.2? XRD? patterns? of?as?received? iron? ore? tailings? (a)? and? iron?ore?tailings?calcined?by?molten?salt?method?at?500?℃?for? 3?h (b)? 1.2? 实验过程 将NaOH和NaNO3?及铁尾矿按照一定的摩尔比例 混合均匀,然后将混合好的物料放至马弗炉中在不同 条件下热处理,冷却到室温,球磨

1 d.将熔盐处理的 铁尾矿粉末按体积比?1???5?加入到去离子水在空气中搅 拌陈化

1 d, 再经抽滤后得到硅酸钠溶液. 经ICP?AEC? 测试得到溶液中?Si?的浓度,进而计算?SiO2?浸出率.? SiO2?浸出率 X 定义为?

1 2? /? X m m =? (1)? 式中:m1?为尾矿浸出到溶液中?SiO2?的质量;

m2?为未 处理尾矿中 SiO2?的质量.? 1.3? 实验原理? ZHANG 等? [15]? 认为 n(NaOH)???n(NaNO3)=2.2???1 熔盐 体系的熔点为? 280? ℃,所以铁尾矿在? NaOH?NaNO3? 熔点温度以上的反应过程是一个典型的液?固反应过 程.图? 2? 所示为未处理铁尾矿与熔盐煅烧铁尾矿的? XRD 谱. 由图

2 可知, 经熔盐反应后铁尾矿中的 SiO2? 转化为硅酸钠相, 则铁尾矿在 NaOH?NaNO3?熔盐介质 中反应可表示为?

2 2

3 2? 2NaOH+SiO Na SiO +H O ?? (2)? 1.4? 分析与表征 采用热电公司Iris?Advangtage?1000?ICP?AEC测定 溶液中元素含量.采用理学公司?D/MAX?RB?型?X?射 线衍射仪进行物相组成分析.欧美克公司的 LS900 型 激光粒度仪测试尾矿粒度. 中国有色金属学报?

2011 年11 月? 2960? 2? 结果与讨论? 2.1? 保温时间对 SiO2?浸出率的影响 图3所示为不同保温时间 SiO2?的浸出率. 固定反 应条件为? n(NaOH)???n(NaNO3)???n(SiO2)=? 2.2???1???1(摩尔 比),煅烧温度

500 ℃.由图

3 可知,随着保温时间的 延长,SiO2?浸出率增加,当反应时间小于

180 min?时,? SiO2?浸出率增加较快;

当煅烧保温时间为

180 min?时,? SiO2?浸出率为 88.42%;

但当反应时间超过

180 min 时, 白炭黑产率增加缓慢,300 min?时才增加到 91%左右, 因此适宜的保温时间为