高磷鲕状赤铁矿添加脱磷剂还原焙烧脱磷机理.pdf

黉槊 A v a i l a b I eO n l i n ea t 、『v ’ 『1 f 。s c i e n c e d i n e c t ．c o m 二y s c i e n C e D i r e c t T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n a2 2 2 0 1 2 2 8 0 6 2 8 1 2 1 陌a n s a c t i o n s0 f N o n f e r r O u sM e t a l s S o c i e 够o fC h i n a ■■■■■■■■■■■●■■■●●■■■■■■■■■■_ W w W ．t n m S c ．c n M e c h a n i s mo fp h o s p h o m sr e m o V a li nb e n e f i c i a t i o no f h i g hp h o s p h o r o u s 0 0 1 i t i ch e m a t i t eb yd i r e c t r e d u c t i o nr o a s t i n gw i t hd e p h o s p h o r i z a t i o na g e n t X U C h e n g y a n ，S U NT i c h a n g ，K O UJ u e ，L IY b n g 一1 i ，M 0X i a o 一1 a 1 1 ，T A N GL i g a n g K e yL a b o r a t o r yo fH i g h - E 历c i e n tM i n i n ga n dS a f b t ，o fM e t a lM i n e s ，M i n i s t Uo fE d u c a t i o n ， U n i V e r S i 哆o f s c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，B e i j i n gl 0 0 0 8 3 ，C h i n a R e c e i V e d1 2O c t o l b e r2 0 1 1 ；a c c e p t e d2 1N o V e m b e r2 0 1 1 A b s t r a c t H i g hp h o s p h o r o u so o l i t i ch e m a t i t eo r ei so n eo ft y p i c a li n t r a c t a b l ei r o no r e si nC h i n a ，a n dm ec o n v e n t i o n a lb e n e f i c i a t i o n m e t h o d sa r ef o u n dt ob ei m p r a c t i c a b l et or e m o v ep h o s p h o m s 行o mt h eo r ee f 传c t i v e l y ．B e t t e rb e n e f i c i a t i o ni n d e xw e r eg o t t e nb v d i r e c tr e 1 u c t i o nr o a s t i n gw i t hd e p h o s p h o r i z a t i o na g e n tf b l l o w e db yt w os t a g e so fg r i n d i n ga n dm a g n e t i cs e p a m t i o n ．Pc o n t e n t d e c r e a s e s 矗o m0 ．8 2 ％i nt h er a wo r et o0 ．0 6 ％i nt h em a 2 n e t i cc o n c e n t r a t e ，a n dt h et o t a li r o ng r a d ei n c r e a s e s 疔o m4 3 ．6 5 ％t o9 0 ．2 3 ％， m er e c o v e r yo f i m nc a nr e a c h8 7 ％．M e c h a J l i s m so f 口h o s D h o m sr e m o v a l i nm eb e n e f i c i a t i o no f h i 曲D h o s p h o r o u so o I i t i ch e m a t i t eo r e b yd i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n gw i t hd e p h o s p h o r i z a t i o na g e n tw e r es t u d i e du s i n gX R D ，S E Ma n dE P M A ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a ta b o u t 2 0 ％o ft h e 印a t i t ei nt h er a wo r et r a n s f b r r e di n t op h o s p h o m sa n dv o l a t i l i z e dw i t ht h eg a si nt h ep r o c e s so fr e d u c t i o nr o a s t i n g ，w h i l e t h er e s t8 0 ％a p a t i t ew a sn o ti n v o l v e di nt h er e a c t i o no fg e n e r a t i o no fp h o s p h o m s ，a n dr e m a i n e da sa D a t i t ei nt h er o a s t e dp r o d u c t s ， w h i c hw a sr e m o v e dt ot a i l i n g sb yg r i n d i n ga n dm a 2 n e t i cs e p a r a t i o n ．As m a l la m o u n to fp h o s p h o r u se X i s t e di nt h em a g n e t i c c o n c e n t r a t ea sa p a t i t e ．T h eo o l i t i ct e x t l J r eo fr a wo r ew a sp a n l yc h a n g e dd u r i n gr o a s t i n 2 ，r e s u l t i n gi nm ef b m a t i o no fn e p h e l i n ei n t h er e a c t i o nb e 铆e e nt h ed e p h o s p h o r i z a t i o na g e m ，S i 0 2a n dA 1 2 0 ，i nt h er a wo r e ，w h i c hg r e a t l Vi m p r o v e dt h el i b e r a t i o nd e g r e eo f m i n e r a l si nm er o a s t e dp r o d u c t s ，a n di tw a sb e n e f i c i a l t ot h es u b s e q u e n tg r i n d i n ga n dm a g n e t i cs e p a r a t i o n ． K e yw o I ．d s h i g hp h o s p h o r o u so o l i t i ch e m a t i t e ；d i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n g ；p h o s p h o m sr e m o V a l ；d e p h o s p h o r i z a t i o na g e n t ；g r i n d i n g ； m a g n e t l cs e p a m t l o n 1I n t r o d u c t i o n T h ec o n v e n t i o n a lb e n e n c i a t i o nD r o c e s so fi r o no r e i sf ’o u n dt ob el e s se f f b c t i v ei np h o s p h o m sr e m o v a lo f h i 曲p h o s p h o m s0 0 1 i t i ch e m a t i t e ，w h i c hi so n eo ft h e m o s tr e f } a c t o r yo r e si nC h i n a ．O n en i n t ho fC h i n a ’si r o n o r e 尊e s o u r c e sa r e0 0 1 i t i ch e m a t i t e ．i nw h i c h3 0 4 0b i 王l i o n t o n sa r eh i 曲p h o s p h o r u so o l i t i ch e m a t i t e ．T h e r e f o r e ，t h e s t I l d y i n ga n du t i l i z a t i o no ft h e s er e s o u r c e sh a si m p o r t a n t s t m t e g i cs i g n i f i c a n c e t o r e l i e v et h ec o n t r a d i c t i o n b e t 、v e e ns u p p l ya n dd e m a n do fi r o no r e s 『1 。2 ] ． E x t e n s i v ew o r kh a sb e e nD e r f b n n e do nt h e b e n e f i c i a t i O no fr e 丘a c t o r vj r o no r ei nC h i n a ．Y A Na n d z H A N G [ 3 ] a p p l i e dt h ep r o c e s so fd e s l i m i n g a n i o n i c r e v e r s en o t a t i o nt o 拄e a tt h er e f r a c t o r vo o l i t i ci r o no r eo f t h ew e s t e mH u b e iP r o v i n c e ．C h i n a ．T h ec o n c e n 仃a t ew i t h t o t a li r o ng r a d eo f5 8 ．1 2 ％a n dp h o s p h o r u sc o n t e n to f 0 ．3 7 ％w a so b t a i n e di nm et e s t s ．Z H Ue ta 1f 4 1e v a l u a t e d d i f f b r e n tb e n e f l c i a t i o np r o c e s s e so ft h eh i g hp h o s p h o r o u s h e m a t i t e 的mY i c h a n 戤H u b e iP r o v i n c e ，C h i n a ．T h e r e s u l t ss h o w e dm a tg m V i 够s e p a r a t i o no rh i 曲i n t e n s i l [ r m a g n e t i cs e p a r a t i o n c a n n o to b t a i nm ee x p e c t e d D e r f b n n a n c e 。w h e r e a st h ec o n c e n 仃a t ew i t ht o t a li r o n g r a d eo f5 7 ．0 9 ％a n dp h o s p h o m sc o n t e n to f0 ．16 3 ％c a n b eo b t a i n e db yr e v e r s ef l o t a t i o np r o c e s s ．J I Ne ta lf 5 1 e m p l o y e dt h ea c i d - l e a c h i n gp r o c e s st od e p h o s p h o r i z et h e C h e n g d ei r o no r e ．a n dm er e s u I t ss h o w e dt h a ts u I f U r i c a c i dw a sm o r ee f r e c t i v ei nd e p h o s p h o r i z a t i o nt h a n h v d r o c h l o r i ca c i da n dn i t r i ca c i d ．Y Ie ta lf 6 1f o u n dt h a t t h er e d u c t i o nr o a s t i n g r e v e r s en o t a t i o np r o c e s sw a s m o r ee f I f e c t i v ei nm eb e n e f i c i a t i o no f0 0 1 i t i ch e m a t i t eo r e t h a nt h er e v e r s en o t a t i o n ．a n dt h ec o n c e n t r a ≈ew i mat o t a l i r o ng r a d eo f6 0 ．14 ％a n dap h o s p h o I u sc o n t e n to f0 ．2 2 ％ w a so b t a i n e d ． T h em i n e r a lD h a s et r a n s f o m a t i o no fo o l i t i c h e m a t i t et r e a t e db Vc o a l - b a s e dr e d u c t i o nr o a s t i n gw a s s t u d i e db ym a n ys c h 0 1 a r s ，Y Ua n dQ I [ 7 ] a n dA Ie ta l [ 8 】 t u m e dw e a k l vm a g n e t i ch e m a t i t ei n t of 色n - o m a g n e t i s m m i n e r a lb ym a g n e t i z a t i o nr o a s t i n gp r o c e s s ，a n d F o u n d a t i o ni t e m P T o j e c t 5 1 0 7 4 0 1 6 s u p p o nb yt h eN a t i 呻a 1N a t u T a ls c i e n c eF o u n d a t i o no f c h i n a c o r r e s p o n d i n ga u t h o r x uc h e n g y a n ；T e l 8 6 一l O 一1 3 58 】6 9 1 9 2 9 ；E _ m a i l c h e n g ，a n l 2 3 2 5 g m a i l ．c o m D O I 1 0 ．1 0 1 6 ／S 1 0 0 3 6 3 2 6 f 1 1 6 1 5 3 6 ．7 万方数据 X UC h e n g y a n ，e ta 1 ／T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n a2 2 2 0 1 2 2 8 0 6 2 8 1 2 r e c o v e r e dt h ei r o nc o n c e n t r a t eb v1 0 wi n t e n s i “m a 2 n e t i c s e p a r a t i o n ． T h ec o n c e n t r a t eh a dat o t a li r o n g r a d eo f 5 8 ．4 0 ％，b u ti t sp h o s p h o m sc o n t e n tw a sh i g h e rt h a n0 ．2 ％． S H E Ne ta l 【9 ] ，S U Ne ta l [ 1 0 ] ，L I [ 1 1 ] a n dL Ie ta l [ 1 2 ] a p p l i e dm ed i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n gf o l l o w e db v1 0 w i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n i nt h eb e n e 丘c i a t i o no f o o “t i ch 锄a t i t e ．L If1 l1o b t a i n e dt h ep r o d u c to fd i r e c t l v r e d u c e di r o n D R Dw i t hh i g hp h o s p h o n l sc o n t e n to f 0 ．3 ％．S H E Ne ta 1 [ 9 ] ，S U Ne ta l [ 1 0 ] a n dL Ie ta l [ 1 2 ] d i dn o tm e n t i o nt h ec o n t e n to fp h o s p h o r u si nm eD R I ， w h i c hw a sd u et ot h ec o m D l e xd i s s e m i n a t i o no ft h e i r o n b e a r i n ga n dp h o s p h o m s b e a r i n gm i n e r a l sa n dt h e u l t r af l n eg r a i ns i z e ．Ad i r e c tr e d u c t i o nw i t ha d d i t i v ea n d m a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s sw a sd e V e l o p e db yL le ta l 『1 3 ] ，a n dam e t a l l i ci r o nc o n c e n t r a t ew i t ht o t a l i r o ng r a d e o f9 3 ．8 4 ％a n dp h o s p h o r o u sc o n t e n to f0 ．0 8 3 ％w a s o b t a i n e db vt h i sp r o c e s s ．T A N Ge ta l 『14 ] e v a l u a t e dt h e d e p h o s p h o r i z a t i o np e r f b H n a n c eo fg a s - b a s e dr e d u c t i o n a n dm e l ts e p a r a t i o ni nt h eb e n e f i c i a t i o no fh i g h p h o s p h o r o u s 1 ．2 0 ％ i r o no r ef r o mW u h a nI r o na n d S t e e lC o m p a n y ，C h i n a ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew a s 0 ．2 7 ％p h o s p h o m si nt h em e t a ls a m p l e ，t h eo o l i t i c m i n e r a ls t m c t u r ew a sn o td e s t r o v e dd u r i n gr e d u c t i o na n d Pr e m a i n e di nm eC a ， P 0 4 1 ，a R e rr e d u c t i o n ．S i m i l a r s t u d i e si nf o r e i g nc o u n t r i e sw e r ea l s or e p o r t e d ．C H E N G e ta 1 [ 15 ] u s e dt h e p r o c e s so fr o a s t i n gf b l l o w e db y a c i d ．1 e a c h i n gt od e p h o s p h o r i z et h eW e s t e mA u s t r a l i a n i r o no r e ，a n dt h ep h o s p h o l l l sc o n t e n tw a sr e d u c e df r o m 0 ．12 6 ％i nt h er a wo r et o0 ．0 4 2 ％i nm ec o n c e n 仃a t e ． K A N U N G 0a n dM I S H R A [ 16 ] e m p l o y e dt h ep r o c e s so f r o a s t i n gw i t hs o d i u mc h I o r i d ef o l l o w e db yl e a c h i n gi n d i l u t en i t r i ca c i dt od e p h o s p h o r i z eh i g h p h o s p h o r o u s m a n g a n e s eO r e s行o mS o u t h e m0 r i s s aa n dA n d h r a P r a d e s hI n d i a ．T h ep h o s p h o n J sc o n t e n tc a nb er e d u c e d f r o m0 ．5 8 ％i nt h er a wo r et o0 ．15 ％i nt h ec o n c e n t r a t e ． D E L 、厂A S T 0e ta l 『17 ]i n v e s t i g a t e d ab i 0 1 0 9 i c a l d e p h o s p h o r i z a t i o nr o u t et ob e n e 6 c i a t et h ei r o no r e 行o m J a n g a d aM i n e s ， M i n a sG e r a i s ， B r a z 订， a n dt h e d e p h o s p h o r i z a t i o nd e g r e eo f3 0 ％c a nb eo b t a i n e db v 1 0 n gt e n _ 1 1t r e a t m e n t 21d a v s ． Y A N Ge ta lf18 2 0 1c o n d u e t e dal o to fs t u d i e si n t h eb e n e f i c i a t i o no fh i g hp h o s p h o r u so o l i t i ch e m a t i t e ．I n c o m p a “s o nw i t ht h ec o n v e n t i o n a lm e t h o d s ．m ed i r e c t r e d u c t i o n r o a L s t i n gu s i n gd e p h o s p h o r i z a t i o na g e n t f o l l o w e db yg r i n d i n ga n dm a g n e t i cs e p a r a t i o ns h o w e d b e t t e rb e n e f i c i a t i o np e r f o 肌a n c e 『18 ，19 ] ．H o w e v e r ’t h e k n o w l e d g eo nt h em e c h a n i s mo fp h o s p h o m sr e m o v a l a n dr e d u c t i o nr e a c t i o n sh a sn o tb e e nw e Uu n d e r s t o o d ． T h ep u r p o s eo ft h i sw o r ki st o i n v e s t i g a t et h e t r a n s f ．o n _ 1 1 a t i o no fp h o s p h o r u si nr e d u c t i o nr o a s t i n gw i t h d e p h o s p h o r i z a t i o na g e n ta n de l u c i d a t et h em e c h a n i s mo f p h o s p h o m sr e m o v a li nt h i sp r o c e s s ． 2E x p e r i m e n t a l 2 8 0 7 2 ．1M a t e r i a l s T h eh i g hp h o s p h o r o u so o l i t i ch e m a t i t e h e r e i n a R e r r e t b H e dt oa sr a wo r e u s e di nt h es t u d vw a st a k e n 行o m W e s t e l l lH u b e iP r o v i n c e ，C h i n a ，a n dt h et o t a l i r o na n d p h o s p h o m sg r a d ew e r e4 3 ．6 5 ％a n d0 ．8 3 ％，r e s p e c t i v e l y ． T h ev a l u a b l em i n e r a l sw e r eh e m a t i t ea n das m a l la m o u n t o fl i m o n i t e ，a n d9 7 ．8 2 ％o fi r o ne x i s t e di nm er a wo r ea s h e m a t i t e ／1 i m o n i t e ．T h em a i n g a n g u em i n e r a l sw e r e q u a r t z ，o t h e rs i l i c am i n e r a l si n c l u d i n gc h a l c e d o n va I l d o p a l ， c h l o r i t e o o l i t i cc h l o r i t e ，t h 谢n g i t e ，a n dc l a y m i n e r a l s k a o l i n i t e ，w a t e rm i c a ．P h o s p h o r u se x i s t e d m a i n l yi nt h ef o m lo fc 0 1 l o p h a n e ，a n dm o r ed e t a i l e d c h a r a c t e r i s t i c so ft h er a wo r ew e r er e p o r t e dp r e v i o u s l y [ 1 8 ] ． T h er e d u c t a n tu s e di nt h i ss t u d yw a sl i 朗i t e ，a n dt h e p r o x i m a t ea n a l y s e sa r es h o w ni nT h b l e1 ．I tc a l lb es e e n t h a tt h e l i g n i t eh a dc o m p a r a t i V e l yh i g hm o i s t u r eo f 1 3 ．1 8 ％w i t hl o wa s ha n ds u l f I l ro f6 ．2 l ％a n d0 。1 9 ％． r e s p e c t i v e l y ．T h em i x t u r eo fS Y la 1 1 dS Y 2w a su s e da s d e p h o s p h o r i z a t i o na g e n t i nt h ee x p e r i m e n t s ．S Y la n d S Y 2a r et h em i x n l r eo fs o d i u ms a l t s ． T h b l e1P r o x i m a t ea n a l y s i so fl i g n i t e m a s s 仔a c t i o n ，％1 M o i s t u r eA s h 、b l a t i l em a 仕e rF i x e dc a r b o n S u l f h r 1 3 ．1 86 ．2 14 3 ．5 2 3 7 ．0 9O ．1 9 2 ．2M e t h O d s T h er a wo r ea n dr e d u c t a n tw e r ec m s h e dt o10 0 ％ l e s st h a n2m m ．Am i X t u r eo fr a wo r e ．r e d u c t a n ta n d d e p h o s p h o r i z a t i o na g e n tw i t l lam a s sr a t i oo fl0 0 4 0 2 0 w a su s e dm r o u g h o u tt l l es t u d y ，肌dm em a s sr a t i oo f S Y l S Y 2w a s2 1 ．T h ed e t a i l so ft e s t sD r o c e d u r eo f d i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n gw i t hd e p h o s p h o r i z a t i o na g e n t f 0 1 l o w e db yg r i n d i n ga n dm a g n e t i c s 印a r a t i o nw e r e r 印o r t e di nt h ep r e V i o u ss t u m e s 【19 ，2 0 】，i nw h i c hm e o p t i m u mc o n d i t i o no fr o a s t i n gw a ss e ta t10 0 0 。Co f r o a s t i n gt e m p e r a t u r e ，a n d6 0m i no fr o a s t i n gt i m e ．T h e r o a s t e dp r o d u c t sw e r e 仃e a t e db yt w os t a g e so fw e t g r i n d i n gw i t hr o dm i l lf 0 1 l o w e db ym a g n e t i cs e p a r a t i o n ， a n dm eg r i n d i n gf i n e n e s sw a s6 7 ．0 5 ％l e s st h a n7 4u m t h ef i r S ts t a g e ，a n d9 7 ．15 ％1 e s st h a n2 5u m m es e c o n d s t a g e ，w i mm em a g n e t i ci m e n s i t yo f8 9 ．13k p √m ．T h e m a g n e t i cc o n c e n t r a t ew i mag r a d eo ft o t a li r o na n d p h o s p h o m so f9 0 ．2 3 ％a n d0 ．0 6 ％，r e s p e c t i v e l y ’w a s o b t a i n e d ．a n dm ei r o nr e c o v e r vw a s8 7 ％． 3 R e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 ．1C h a n g eo fp h o s p h o r u si nr o a s t i n gp r o c e s s T b i n V e s t i g a t e t h em a s sc h a n g eo fp h o s p h o m s d u r i n g t h e p r o c e s s o fd i r e c tr e d u c t i o n r o a s t i n g ， 万方数据 2 8 0 8 x Uc h e n g - y a n ，e ta l ／T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n a2 2 2 0 1 2 2 8 0 6 2 8 1 2 p h o s p h o m s i nt h er o a s t e dp r o d u c t sw a sa s s a y e d ，a n dt h e r e s u l t sa r el i s t e di n1 1 a b l e2 ．I tc a nb es e e nt h a tt h e p