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随着我国铬盐行业的高速发展,铬渣污染问题日益严峻,直接影响了铬盐行业的可持续发展。传统的铬盐生产工艺,至今无法彻底解决Cr6+污染问题。硫酸浸出新工艺的出现,可以有效解决铬盐行业的Cr6+污染问题。但是,铬铁尖晶石结构的有效破坏需要消耗大量的硫酸和强氧化剂,同时,在酸性环境下Cr3+和Fe3+的深度分离具有很大难度。上述原因导致硫酸浸出新工艺至今无法实现工业化应用。 针对铬铁矿硫酸浸出新工艺存在的主要问题,本论文尝试采用还原焙烧工艺对铬铁矿进行预处理,探索铬铁矿尖晶石结构的变化规律以及铁铬初步分离的可能性。论文以南非铬铁矿为原料,以潞安矿煤粉为还原剂,先后开展了铬铁矿粉还原焙烧-磁选分离实验和煤-铬铁矿球团还原焙烧实验,重点考察了铬铁矿碳热还原过程中的物相变化规律,在本实验条件下,得到如下结论: (1)对于铬铁矿粉的还原焙烧-磁选分离工艺,当还原温度为1200℃时,仅发生铁氧化物的还原。当还原温度高于1300℃时,除了发生铁氧化物的还原外,碳化铬开始生成,原有的尖晶石结构开始发生转变。 (2)对于煤-铬铁矿球团还原工艺,当还原温度低于1200℃时,仅发生铁氧化物的还原。当还原温度高于1200℃时,除了发生铁氧化物的还原外,碳化铬开始生成,并且随着还原温度的升高和煤粉配加量的增加,碳化铬的生成量呈增大趋势。随着铬铁矿中铁、铬氧化物逐步发生还原,尖晶石结构逐渐发生改变。 (3)当还原温度低于1200℃时,铬铁矿球团还原过程的动力学方程为:ln1/1-rFe=0.36×e-28924 RT×t。 当还原温度高于1200℃时,铬铁矿球团还原过程的动力学方程为:ln1/1-r=72483.92×e-198960 RT×t(0~55min)。ln1/1-r=79873.55×e-205540 RT×t(55min~)。