18974

۱۸۹۷۴

بررسي اثر پارامترهاي موثر د رپلت سازي در فرآيند احيا كنسانتره ايلمنيت

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۰۲/۱۱

دكتر منصور سلطانيه

دكتر ماندانا عادلي

مواد و متالورژي

تا كنون پژوهش‌هاي بسياري پيرامون احياي ايلمنيت به‌منظور توليد ماده‌ايي پر عيار براي استخراج فلز تيتانيم با استفاده از فرآيند‌هاي پيرومتالورژي صورت گرفته است. ازجمله‌ي اين فرآيندها مي‌توان به احياي ايلمنيت به آهن فلزي و TiO2، سپس ذوب آن براي به دست آوردن سرباره‌ايي غني از TiO2 و چدن اشاره كرد. هدف پژوهش حاضر استفاده از فرايند گندله‌سازي به‌منظور احياي كربوترمي اكسيد آهن ايلمنيت به آهن فلزي براي استفاده در فرآيند سرباره‌سازي است، بدين منظور پارامترهاي مؤثر بر خواص فيزيكي و احياي كربوترمي گندله‌ي ايلمنيت بررسي شده است. شرايط بهينه‌ي گندله‌سازي از نظر ابعاد، شامل زاويه‌ي چرخش 40 درجه نسبت به افق و سرعت چرخش rpm30، زمان 60 دقيقه و رطوبت بهينه در حدود 9% به دست آمد. مراحل انجام آزمايش‌ها بدين‌صورت است كه ابتدا گندله‌هايي با 5-1% چسب بنتونيت و مخلوطي از بنتونيت و سيمان آلومينوكلسيايي (فوندو) در چهار اندازه‌ي مختلف ساخته شد، سپس آزمون‌هاي عدد سقوط و استحكام شكست براي گندله‌هاي خام و خشك گرفته شده است. احياي كربوترمي در دو ستاپ مختلف (اتمسفر هوا و آرگون-اكسيژن) با دو عامل احياكننده زغال چوب و كك در دماهاي ºC1150-900 و زمان‌هاي 10-1 ساعت انجام داده شد. براي دماهاي بالا و زير ºC1050 به ترتيب روش تيتراسيون و كاهش وزن براي محاسبه فلزشدگي استفاده شد. از آناليز XRD و SEM براي بررسي فازهاي تشكيل شده در حين احيا استفاده شد. تأثير افزايش بنتونيت در گندله روند افزايشي–كاهشي را براي استحكام و عدد سقوط نشان داد و بيشترين مقدار براي 4-3% بنتونيت به دست آمد. استفاده از مخلوط فوندو – بنتونيت در گندله روند صعودي را براي استحكام نشان داد اما براي دماهاي بالا نسبت به گندله حاوي بنتونيت، داراي استحكام كمتري است. استفاده از عامل احياكننده كك در دماهاي زير ºC1000 نسبت به زغال چوب عملكرد بهتري را نشان داد، براي دماهاي بالاي ºC1000 زغال چوب تا زمان‌هاي مياني احيا عملكرد بهتري نسبت به زغال چوب داشت اما در زمان‌هاي انتهايي احيا، روند تاثيرگذاري برعكس بود. بيشترين ميزان فلزشدگي براي گندله‌ي حاوي 3% بنتونيت در ستاپ شماره يك (اتمسفر هوا) براي زغال چوب و كك به ترتيب 70% و 90% و در ستاپ شماره دو(اتمسفر آرگون) به ترتيب 80% و 90% است. افزايش سه درصدي بنتونيت در گندله، باعث كاهش 10 درصدي در احيا و تخلخل شد. افزايش اندازه گندله در زمان‌هاي طولاني احيا، نرخ فلزشدگي را كاهش داد. افزودن كك و پودر آهن به ترتيب تا 4% و 2% وزني، باعث افزايش نرخ و ميزان احيا به مقدار بيش از 90% در دماهاي پايين و زمان‌هاي كمتر شده است.

1397/03/07

Investigating the effect of parameters in pelletizing in ilmenite concentrate reduction

5/28/2018 12:00:00 AM

So far, many studies have been carried out on the reduction of ilmenite in order to produce feedstock for the extraction of titanium metal using Pyrometallurgical processes. One of these process is reducing ilmenite to Fe and TiO2, then smelting it to get upgraded slag (UGS) from TiO2 and pig iron. In this thesis we are going to use pelletizing process in order to carbothermic reduction iron oxide ilmenite to Fe, for using in slagging process. For this purpose, parameters affecting physical properties and carbothermic reduction of ilmenite pellets have been investigated. The optimum condition of pelletizing includes; rotational angle of 40 ° from the horizon and a rotation speed of 30 rpm, 60 minutes and optimum moisture ~ 9%. The stages of experiments are that at first, pellets with 1-5% bentonite binder and a mixture of bentonite and cement Fundo were made in four different sizes, then the drop number and fracture strength tests were taken for green and dry pellets. Carbothermic reduction was performed on two different setups (atmospheric air and argon-oxygen) with two reducing agents of charcoal and coke at temperatures of 900-1150 ºC and 1 to 10 hours. For high temperatures and below 1050 °C, the titration and weight reduction method was used to calculate the metallization. XRD and SEM have been used to study the phases formed during the reduction. The effect of increasing the bentonite in the pellet showed an increasing-decreasing trend for strength and drop number and the highest amount was obtained for 3-4% bentonite. The use of Fundo-bentonite in the pellets has an increasing trend, but for lower temperatures it has less bentonite content than the pellets. The use of a coke reducing agent at below temperatures of 1000 ºC is better than charcoal, for reduction temperatures up to 1000 ° C charcoal has a better performance than charcoal until mid-life, but in the end times, the effect of reduction is vis versa. The highest amount of metallization for pellets containing 3% bentonite in setup number one for charcoal and coke is 70% and 90%, respectively, and in setup number two, respectively, 80% and 90% respectively. A 3% increase in bentonite in the pellet resulted in a 10% reduction in resuspension and porosity. Increasing the size of the pellets in long periods of reduction has reduced the metallization rate. The addition of iron and coke up to 4% and 2% by weight, respectively, resulted in increasing the rate and metallization reduction by more than 90% at low temperatures and lower needed times.