硅

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作者：

兰方杰

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摘要：

磷是一种不可再生,无可替代的重要元素,在人类生活中占据重要地位.随着全球磷矿的日益消耗,磷矿品位不断降低.目前我国磷矿资源的90%为中低品位磷矿,在新的矿产资源形势下,研究中低品位磷矿合理开发利用成为磷化工工作者面对的又一挑战.本文研究了SiO_2,MgO,Al_2O_3三种物质对磷矿熔融特性的影响规律,通过XRD衍射分析并结合相图对熔点变化原因及趋势进行分析阐述,主要研究内容和所得结论如下:(1)Ca_3(PO_4)_2模拟磷矿物料熔融实验结果表明,SiO_2,MgO,Al_2O_3单独添加并未显著降低物料熔点,其对Ca_3(PO_4)_2物料熔点影响的大小顺序为:SiO_2Al_2O_3MgO.Si O2-MgO复配添加,SiO_2-Al_2O_3复配添加均可显著降低物料熔融温度,SiO_2-MgO助熔体系存在一个低熔点区,物料配比范围如下:SiO_2/CaO介于0.75~1.75之间,MgO/CaO介于0.75~1.5之间.SiO_2-Al_2O_3助熔体系存在两个低熔点区,配料范围分别为:SiO_2/CaO介于0.3~1.25之间,Al_2O_3/CaO介于0.25~1.0之间以及SiO_2/CaO介于1.4~1.75之间,Al_2O_3/CaO介于0.3~1.25之间,低熔点区呈S形分布.(2)SiO_2,MgO,Al_2O_3单独及复配添加对磷矿熔融性能影响实验结果表明,SiO_2单独添加可一定程度降低磷矿熔点,MgO,Al_2O_3单独添加对降低磷矿熔点作用不大,三种物质对磷矿熔点影响的大小顺序为:SiO_2MgOAl_2O_3.SiO_2-MgO复配添加可有效降低磷矿熔点,低熔点区配料为沿SiO_2/MgO=1.0的配料线左右对称分布的"V"形区域.SiO_2-Al_2O_3复配体系物料存在两个熔点较低的配料区间,低熔点区物料配比范围大致为SiO_2/CaO介于1.2~1.6之间,Al_2O_3/CaO为0.5~1.0及1.2~1.4之间的部分区域.(3)对比SiO_2-MgO复配体系及SiO_2-Al_2O_3复配体系物料熔融特性变化情况发现,无论Ca_3(PO_4)_2模拟磷矿体系或是实际磷矿体系,SiO_2-MgO复配助熔效果均优于SiO_2-Al_2O_3复配.MgO,Al_2O_3的加入虽可改善物料熔融特性,但同时也造成了物料磷还原率及磷收率的降低,因而实际生产过程中具体配料范围选择还需依据实际情况进行.Ca_3(PO_4)_2物料与实际磷矿低熔区配料区间并不完全重合,SiO_2-MgO复配添加磷矿物料低熔区范围较Ca_3(PO_4)_2物料有所增加,而SiO_2-Al_2O_3复配添加磷矿物料低熔区范围较Ca_3(PO_4)_2物料有所减小.(4)通过XRD分析并结合相图,对MgO,Al_2O_3的助熔机理进行分析总结,认为:MgO的加入使矿物中生成镁橄榄石,钙镁橄榄石等易于形成低共熔物的矿物种类,高温下这些矿物相互间发生共熔反应促使磷矿熔点降低.Al_2O_3首先与SiO_2生成莫来石,莫来石一定条件下与磷矿分解产生的CaO生成钙长石,钙铝黄长石等易于形成低共熔物的矿物,从而使磷矿熔点降低.

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关键词：

磷矿；助熔剂；熔融特性；相图；助熔机理

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1016.173339