Кристаллохимические преобразования в оксидах при металлизации бедных и комплексных железосодержащих руд

• Автор: Рощин, Антон Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 260 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ХАРАКТЕР И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В КУСКОВЫХ РУДАХ ПРИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМ НАГРЕВЕ.

1.1. Объекты экспериментального исследования.

1.2. Методика экспериментального исследования

1.3. Результаты экспериментального исследования

1.3.1. Преобразования в хромовых рудах.

1.3.2. Преобразования в титаномагнетитовой руде

1.3.3. Преобразования в сидеритовой руде.

1.4. Заключение по главе 1.

Глава 2. ОЦЕНКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С ПОЗИЦИЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМЕ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ.

2.1. Контактнодиффузионное взаимодействие.

2.2. Косвенное восстановление мет аллов из оксидов углеродом
2.2.1. Газификация восстановителя двухстадийнаи адсорбционноавтокаталитическая схема .
2.2.2. Газификация испарение оксида
2.2.3. Диссоциация оксида
2.3. Комбинации разных моделей механизма.
2.4 Заключение по главе
Глава 3. ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ И МАССЫ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОКСИДАХ .
3.1. Диффузия анионов и катионов в кристаллических решетках оксидов
3.2. Электрическая проводимость и перенос массы в кристаллических оксидах.
3.3. Экспериментальное определение электрической проводимости оксидов при восстановительном нагреве
3.3.1. Экспериментальная установка и методика эксперимента.
3.3.2. Результаты измерения электрического сопротивления индивидуальных оксидов и карбонатов
3.3.3. Высокотемпературная электрическая проводимость руд
3.4. Заключение по главе 3.
Глава 4. СОСТАВ И СТРУКТУРА ОКСИДОВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
4.1. Исследуемые объекты, экспериментальная установка и методика исследования.
4.2. Результаты экспериментов
4.2.1. Продукты неполного восстановления алюминия из его высшего оксида
4.2.2. Промежуточные продукты восстановления кремния из его высшего оксида.
4.3. Обсуждение результатов
4.4. Заключение по главе 4.
Глава 5. РАСЧЕТ СТРУКТУРНЫХ И ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
5.1. Методы расчета структурных и термохимических параметров фаз переменного состава растворов
5.1.1. Модель эффективных ионных радиусов .
5.1.2. Модели расчета энтальпии образования оксида и энтальпии разрушения кристаллической решетки.
5.2. Определение структурных и термохимических параметров берголлидов в бинарных системах
5.2.1. Система алюминий кислород.
5.2.1.1. Расчет эффективных ионных радиусов А1 и А.
5.2.1.2. Расчет энталыши образования и энтальпии разрушения кристаллической решетки оксидов алюминия
5.2.2. Система кремний кислород.
5.2.2.1. Расчег эффективных ионных радиусов i, i и i3
5.2.2.2. Расчет энтальпии образования и энтальпии разрушения кристаллической решетки оксидов кремния
5.3. Определение структу рных и термохимических параметров бертоллидов в сложных многокомпонентных системах на примере нормальных хромишпинелей .
5.4. Заключение по главе
Глава 6. ВОЗМОЖНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
6.1. Рафинирование металлических расплавов через твердоэлектролитные мембраны .
6.2. Оценка возможности переработки сидеритовых руд в электрических печах.
6.3. Тврдофазное восстановление и жидкофазное разделение компонентов среднетитанистых титанома нетитов
6.3.1. Особенности переработки южноуральских титаномагнетитов .
6.3.2. Опыт переработки титаномагнетитовых руд
6.3.3. Экспериментальное исследование жидкофазного разделения продуктов твердофазного восстановления.
6.4. Заключение по главе
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ
8. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
. ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Различия, обусловленные структурой руды и типом восстановителя, проявляются главным образом в масштабе изменений чем сильнее метаморфизирована руда, тем глубже и полнее в одних и тех же условиях происходит восстановление. Образцы по сечению приобрели ярко выраженное зональное строение. Границы структурных составляющих по сравнению с исходным состоянием утратили раздельность, трещиноватость рис. Они стали гладкими, хорошо полируемыми. На периферии образцов выделения металлических частиц и новой оксидной фазы приурочены к границам шпинелида с вмещающей силикатной фазой, а также к кристаллографическим плоскостям внутри зрен шпинелида рис. В центральной части проб рудный минерал изменился мало. На этих границах обнаруживается множество металлических частиц и выделений новой оксидной фазы рис. Рис. Изменения во вкрапленных рудных зрнах а и нерудной фазе б, заполняющей трещины рудных зрен в результате выдержки при С в контакте с графитом в течение мин. Рис. Преобразования в силикатной фазе и в рудных зернах в результате взаимодействия с конденсированными восстановителями а у поверхности, б в центре образца. Увеличение продолжительности выдержки до 0 и 0 мин усилило степень преобразования кусков руд. При этом образцы куски руды утратили ярко выраженную зональность. В результате преобразования в центре образцов произошли не только на границах рудной и нерудной фаз, но и в объеме рудных зрен. Рис. Преобразования внутри рудных зрен начинаются с выделения множества мельчайших металлических частиц по кристаллографическим плоскостям кристалла. По мере роста этих частиц вокруг них появляется новая оксидная фаза. Новообразования нерудной фазы внутри рудных зрен отличаются от нерудных цементирующих прослоек, сохранившихся из исходного состояния образцов, более высокой отражающей способностью и слабым рельефом рис. По оптическим характеристикам они могут быть идентифицированы как ЛОфаза ранее такую фазу авторы характеризовали как магновюстит Ре, М0. Нераздробленные участки рудных зрен имеют границы, свидетельствующие о глубоком взаимодействии зрен с цементирующим веществом рис. Рис. Эрозия границ зрен шпинслида в результате растворения силикатной фазой при восстановлении конденсированными восстановителями вторичные электроны. Меняется и состав хромшлинелида, о чм свидетельствует, в частности, изменение окраски выделенных из образца зрен в иммерсионных препаратах зрна хромшпинелида светлеют, из тмнобурых становятся красповатобурыми, в тонких слоях желтовагобурыми. Рис. В центральной части пробы внутри и по границам рудных зрен рассеяны мелкие округлые металлические частицы. В направлении периферии образца количество металла возрастает, внутри зрен появляются другие формы металлических частиц цепочечные и пластинчатые. На поверхности кусков руды металлические частицы становятся каплевидными, имеют заливчатую форму, а металл меняет цвет и отражательную способность приобретает чисто белый цвет и более высокую отражательную способность. Как уже отмечалось, характер высокотемпературных преобразований в пробах, контактировавших с графитом или ферросилицием, аналогичен, однако степень проявления преобразований и состояние поверхности кусков, контактировавших с разным восстановителем, отличается. Вкрапленные зрна хромшпинелида, взаимодействовавшие с углеродом, у поверхности куска руды имеют более ярко выраженные последствия взаимодействия. Восстановительный процесс развивается по прожилкам силикатной фазы и быстро распространяется на весь объем образца. Рис. Особенности преобразований руды у поверхности кусков при взаимодействии с углеродом а и кремнием б отражнный свет, х0. Поверхность кусков руды, контактировавших с кремнием ферросилиция, ошлакована. В шлаковой фазе хорошо просматриваются игольчатые кристаллы форстерита 2КЮ2 и относительно крупные округлые частицы металла рис. В объме руды масштабы преобразований меньше меньше корольков металла, они мельче, больше площадь мало измененных зрен шпинелида. Исходя из этого, следует заключить, что ошлакование поверхности руды силикатами несколько замедляет процесс восстановления в глубине куска, а также способствует сфероидизации и укрупнению тврдых металлических частиц у поверхности контакта руды со шлаком.