本文主要研究内容
作者张煜（2019）在《贵州镇宁泥盆系重晶石矿物学特征及碳热还原过程固相反应行为》一文中研究指出：重晶石是钡盐生产的主要原料,贵州省重晶石资源储量丰富,是全国乃至世界最主要的钡盐生产基地,素有“世界钡盐在中国,中国钡盐在贵州”之说。重晶石碳热还原法是钡盐生产的主要方法,但该工艺存在BaSO4转化率低,渣量大,能耗高等问题,提高重晶石碳热还原过程BaSO4转化率一直是该领域关注的热点。随着我国的产业转型升级,对资源集约化使用以及环境保护要求的提高,解决这一行业重大共性关键技术问题更显迫切。但目前的研究主要依据碳热还原过程的化学反应原理,着眼于过程的宏观性质和工艺参数优化,而很少关注重晶石的矿物学特征及碳热还原过程复杂的固相反应行为,这或许是目前重晶石碳热还原法钡盐生产技术研究成果不尽人意的主要原因之一。重晶石碳热还原过程本质是BaSO4转化为BaS的相变过程,但在实际反应过程中,由于重晶石是一种以硫酸钡（BaSO4）为主的非金属混合物矿产品,常伴生有石英、黏土、绢云母、褐铁矿等脉石矿物,各矿物组分在高温碳热还原过程中发生多元多相参与的复杂固相反应过程,各类反应的相互制约或相互促进都可能影响体系中BaSO4相向BaS相转变的固相反应,导致重晶石碳热还原过程BaS转化率低。论文以我国典型的大型沉积型重晶石矿床贵州镇宁泥盆系重晶石矿为研究对象,在对其矿物学特征进行系统研究的基础上,从影响重晶石碳热还原转化率的本质问题固相反应相变行为研究出发,通过热力学、动力学、分子模拟计算等手段与实验矿物学方法结合,对重晶石碳热还原过程固相反应、脉石矿物相变行为及相关反应历程进行研究,发现其影响规律、提出调控措施,并进行实验优化验证。论文的开展,可为重晶石碳热还原技术的改进,提高重晶石转化率提供基础数据、理论指导及技术支撑。研究主要发现:（1）贵州镇宁重晶石矿矿层横向稳定,纵向上大致分为三个沉积矿层,矿层间被薄层硅质岩及硅质白云岩隔开,矿床呈层状、似层状产出。矿石构造以块状、条带状、纹层状为主,矿石中Sr、Cu、Zn、Cl、Ni、Nb等微量元素含量明显偏高,Sr元素富集明显,MgO亏损,具有明显的沉积岩特征。（2）重晶石主要物相是斜方晶系的BaSO4,微量呈立方晶系;脉石矿物主要是石英、绢云母、褐铁矿,其中以石英含量最高。石英在层间矿物中呈六方晶系,单斜晶系及四方晶系的石英含量较少,其余是隐晶质的玉髓及包裹体。（3）原子矩阵法计算及热力学分析研究表明,在重晶石碳热还原反应过程中,体系独立反应数为10个,主要包括BaSO4的碳热还原反应、C的气化反应和生成酸溶性钡盐的固相反应。（4）通过热力学计算与系统的实验矿物学方法结合,发现重晶石碳热还原过程,酸溶性钡主要是由SiO2参与固相反应产生的。降低重晶石杂质含量、严格控制体系还原气氛以及提高反应温度均有利于重晶石转化率提高。（5）重晶石碳热还原过程的限制性环节是气-固界面化学反应,动力学方程可由Erofeev方程表达:ln[-ln（1-x）]（28）nln t（10）ln k,其表观活化能随重晶石粒度的减小而减小。同时,该过程还受传热、传质等影响。（6）重晶石碳热还原过程,脉石矿物成分SiO2发生由石英相向鳞石英相及方石英相的晶型转变,同时,SiO2晶型重构过程活性高使其易与体系中钡盐反应生成BaSiO3,并进一步反应生成Ba2SiO4;脉石矿物成分Fe2O3在体系中优先被C还原为Fe3O4和Fe单质,并参与反应生成酸溶性钡;脉石矿物成分Al2O3主要与SiO2形成Al2O3-SiO2固溶体,并与体系中钡盐反应生成硅铝酸钡,且其更倾向以晶格取代的形式占据Si的位置形成硅铝酸钡固溶体。（7）分子模拟计算显示,在BaSO4晶胞中,O原子的反应活性最强。在BaSO4与C以及CO的作用过程中,CO分子在BaSO4（001）面形成氧端占优吸附,C原子进入BaSO4超胞与O原子作用,导致BaSO4中Ba-O键弱化断裂脱O引发反应。BaSO4碳热还原反应历程为C（CO）与BaSO4中O作用,Ba-O键先断裂脱出一个O,生成CO（CO2）和BaSO3,而后C或CO继续与BaSO3中O产生相互作用,继续脱O生成BaS。分子动力学模拟表明,CO分子与C相比能较多且均匀的分布于BaSO4的表面,说明CO与BaSO4表面的反应活性较C与BaSO4表面的反应活性强。（8）采用响应面法对重晶石碳热还原工艺条件进行了优化,表明煅烧温度对BaS转化率影响最大,粒径次之。优化的工艺参数为:煅烧温度950℃、煅烧时间30min、原料配比3:1,原料粒径200 mesh,在此条件下硫化钡平均转化率为90.2%。（9）采用选矿配矿获得不同杂质含量的重晶石矿样,考察了杂质含量对重晶石碳热还原转化率的影响。研究发现,SiO2是贵州镇宁重晶石矿中的主要杂质,通过浮选工艺能较好地实现BaSO4与SiO2杂质的分离,但约1.5%的SiO2以BaSO4包裹体形式存在,使其难以分离;SiO2对重晶石碳热还原反应的影响主要是独立矿物形式的SiO2影响为主,随SiO2含量增加,体系水溶性钡转化率降低、酸溶钡转化率增加。（10）通过重晶石在无氧和有氧条件下的碳热还原反应研究发现,在无氧条件下反应,体系最佳碳热还原温度可降低约100℃,但却促进了硅酸钡的生成。（11）通过碳酸盐矿化剂对重晶石碳热还原反应进行强化,研究发现,CaCO3、Na2CO3及K2CO3均能促进重晶石碳热还原体系碳气化反应进行,降低体系反应温度。添加CaCO3在850℃反应时BaS转化率最高,同时其还具有固硫脱硅和疏松熟料的作用。
Abstract
chong jing dan shi bei yan sheng chan de zhu yao yuan liao ,gui zhou sheng chong jing dan zi yuan chu liang feng fu ,shi quan guo nai zhi shi jie zui zhu yao de bei yan sheng chan ji de ,su you “shi jie bei yan zai zhong guo ,zhong guo bei yan zai gui zhou ”zhi shui 。chong jing dan tan re hai yuan fa shi bei yan sheng chan de zhu yao fang fa ,dan gai gong yi cun zai BaSO4zhuai hua lv di ,zha liang da ,neng hao gao deng wen ti ,di gao chong jing dan tan re hai yuan guo cheng BaSO4zhuai hua lv yi zhi shi gai ling yu guan zhu de re dian 。sui zhao wo guo de chan ye zhuai xing sheng ji ,dui zi yuan ji yao hua shi yong yi ji huan jing bao hu yao qiu de di gao ,jie jue zhe yi hang ye chong da gong xing guan jian ji shu wen ti geng xian pai qie 。dan mu qian de yan jiu zhu yao yi ju tan re hai yuan guo cheng de hua xue fan ying yuan li ,zhao yan yu guo cheng de hong guan xing zhi he gong yi can shu you hua ,er hen shao guan zhu chong jing dan de kuang wu xue te zheng ji tan re hai yuan guo cheng fu za de gu xiang fan ying hang wei ,zhe huo hu shi mu qian chong jing dan tan re hai yuan fa bei yan sheng chan ji shu yan jiu cheng guo bu jin ren yi de zhu yao yuan yin zhi yi 。chong jing dan tan re hai yuan guo cheng ben zhi shi BaSO4zhuai hua wei BaSde xiang bian guo cheng ,dan zai shi ji fan ying guo cheng zhong ,you yu chong jing dan shi yi chong yi liu suan bei （BaSO4）wei zhu de fei jin shu hun ge wu kuang chan pin ,chang ban sheng you dan ying 、nian tu 、juan yun mu 、he tie kuang deng mai dan kuang wu ,ge kuang wu zu fen zai gao wen tan re hai yuan guo cheng zhong fa sheng duo yuan duo xiang can yu de fu za gu xiang fan ying guo cheng ,ge lei fan ying de xiang hu zhi yao huo xiang hu cu jin dou ke neng ying xiang ti ji zhong BaSO4xiang xiang BaSxiang zhuai bian de gu xiang fan ying ,dao zhi chong jing dan tan re hai yuan guo cheng BaSzhuai hua lv di 。lun wen yi wo guo dian xing de da xing chen ji xing chong jing dan kuang chuang gui zhou zhen ning ni pen ji chong jing dan kuang wei yan jiu dui xiang ,zai dui ji kuang wu xue te zheng jin hang ji tong yan jiu de ji chu shang ,cong ying xiang chong jing dan tan re hai yuan zhuai hua lv de ben zhi wen ti gu xiang fan ying xiang bian hang wei yan jiu chu fa ,tong guo re li xue 、dong li xue 、fen zi mo ni ji suan deng shou duan yu shi yan kuang wu xue fang fa jie ge ,dui chong jing dan tan re hai yuan guo cheng gu xiang fan ying 、mai dan kuang wu xiang bian hang wei ji xiang guan fan ying li cheng jin hang yan jiu ,fa xian ji ying xiang gui lv 、di chu diao kong cuo shi ,bing jin hang shi yan you hua yan zheng 。lun wen de kai zhan ,ke wei chong jing dan tan re hai yuan ji shu de gai jin ,di gao chong jing dan zhuai hua lv di gong ji chu shu ju 、li lun zhi dao ji ji shu zhi cheng 。yan jiu zhu yao fa xian :（1）gui zhou zhen ning chong jing dan kuang kuang ceng heng xiang wen ding ,zong xiang shang da zhi fen wei san ge chen ji kuang ceng ,kuang ceng jian bei bao ceng gui zhi yan ji gui zhi bai yun yan ge kai ,kuang chuang cheng ceng zhuang 、shi ceng zhuang chan chu 。kuang dan gou zao yi kuai zhuang 、tiao dai zhuang 、wen ceng zhuang wei zhu ,kuang dan zhong Sr、Cu、Zn、Cl、Ni、Nbdeng wei liang yuan su han liang ming xian pian gao ,Sryuan su fu ji ming xian ,MgOkui sun ,ju you ming xian de chen ji yan te zheng 。（2）chong jing dan zhu yao wu xiang shi xie fang jing ji de BaSO4,wei liang cheng li fang jing ji ;mai dan kuang wu zhu yao shi dan ying 、juan yun mu 、he tie kuang ,ji zhong yi dan ying han liang zui gao 。dan ying zai ceng jian kuang wu zhong cheng liu fang jing ji ,chan xie jing ji ji si fang jing ji de dan ying han liang jiao shao ,ji yu shi yin jing zhi de yu sui ji bao guo ti 。（3）yuan zi ju zhen fa ji suan ji re li xue fen xi yan jiu biao ming ,zai chong jing dan tan re hai yuan fan ying guo cheng zhong ,ti ji du li fan ying shu wei 10ge ,zhu yao bao gua BaSO4de tan re hai yuan fan ying 、Cde qi hua fan ying he sheng cheng suan rong xing bei yan de gu xiang fan ying 。（4）tong guo re li xue ji suan yu ji tong de shi yan kuang wu xue fang fa jie ge ,fa xian chong jing dan tan re hai yuan guo cheng ,suan rong xing bei zhu yao shi you SiO2can yu gu xiang fan ying chan sheng de 。jiang di chong jing dan za zhi han liang 、yan ge kong zhi ti ji hai yuan qi fen yi ji di gao fan ying wen du jun you li yu chong jing dan zhuai hua lv di gao 。（5）chong jing dan tan re hai yuan guo cheng de xian zhi xing huan jie shi qi -gu jie mian hua xue fan ying ,dong li xue fang cheng ke you Erofeevfang cheng biao da :ln[-ln（1-x）]（28）nln t（10）ln k,ji biao guan huo hua neng sui chong jing dan li du de jian xiao er jian xiao 。tong shi ,gai guo cheng hai shou chuan re 、chuan zhi deng ying xiang 。（6）chong jing dan tan re hai yuan guo cheng ,mai dan kuang wu cheng fen SiO2fa sheng you dan ying xiang xiang lin dan ying xiang ji fang dan ying xiang de jing xing zhuai bian ,tong shi ,SiO2jing xing chong gou guo cheng huo xing gao shi ji yi yu ti ji zhong bei yan fan ying sheng cheng BaSiO3,bing jin yi bu fan ying sheng cheng Ba2SiO4;mai dan kuang wu cheng fen Fe2O3zai ti ji zhong you xian bei Chai yuan wei Fe3O4he Fechan zhi ,bing can yu fan ying sheng cheng suan rong xing bei ;mai dan kuang wu cheng fen Al2O3zhu yao yu SiO2xing cheng Al2O3-SiO2gu rong ti ,bing yu ti ji zhong bei yan fan ying sheng cheng gui lv suan bei ,ju ji geng qing xiang yi jing ge qu dai de xing shi zhan ju Side wei zhi xing cheng gui lv suan bei gu rong ti 。（7）fen zi mo ni ji suan xian shi ,zai BaSO4jing bao zhong ,Oyuan zi de fan ying huo xing zui jiang 。zai BaSO4yu Cyi ji COde zuo yong guo cheng zhong ,COfen zi zai BaSO4（001）mian xing cheng yang duan zhan you xi fu ,Cyuan zi jin ru BaSO4chao bao yu Oyuan zi zuo yong ,dao zhi BaSO4zhong Ba-Ojian ruo hua duan lie tuo Oyin fa fan ying 。BaSO4tan re hai yuan fan ying li cheng wei C（CO）yu BaSO4zhong Ozuo yong ,Ba-Ojian xian duan lie tuo chu yi ge O,sheng cheng CO（CO2）he BaSO3,er hou Chuo COji xu yu BaSO3zhong Ochan sheng xiang hu zuo yong ,ji xu tuo Osheng cheng BaS。fen zi dong li xue mo ni biao ming ,COfen zi yu Cxiang bi neng jiao duo ju jun yun de fen bu yu BaSO4de biao mian ,shui ming COyu BaSO4biao mian de fan ying huo xing jiao Cyu BaSO4biao mian de fan ying huo xing jiang 。（8）cai yong xiang ying mian fa dui chong jing dan tan re hai yuan gong yi tiao jian jin hang le you hua ,biao ming duan shao wen du dui BaSzhuai hua lv ying xiang zui da ,li jing ci zhi 。you hua de gong yi can shu wei :duan shao wen du 950℃、duan shao shi jian 30min、yuan liao pei bi 3:1,yuan liao li jing 200 mesh,zai ci tiao jian xia liu hua bei ping jun zhuai hua lv wei 90.2%。（9）cai yong shua kuang pei kuang huo de bu tong za zhi han liang de chong jing dan kuang yang ,kao cha le za zhi han liang dui chong jing dan tan re hai yuan zhuai hua lv de ying xiang 。yan jiu fa xian ,SiO2shi gui zhou zhen ning chong jing dan kuang zhong de zhu yao za zhi ,tong guo fu shua gong yi neng jiao hao de shi xian BaSO4yu SiO2za zhi de fen li ,dan yao 1.5%de SiO2yi BaSO4bao guo ti xing shi cun zai ,shi ji nan yi fen li ;SiO2dui chong jing dan tan re hai yuan fan ying de ying xiang zhu yao shi du li kuang wu xing shi de SiO2ying xiang wei zhu ,sui SiO2han liang zeng jia ,ti ji shui rong xing bei zhuai hua lv jiang di 、suan rong bei zhuai hua lv zeng jia 。（10）tong guo chong jing dan zai mo yang he you yang tiao jian xia de tan re hai yuan fan ying yan jiu fa xian ,zai mo yang tiao jian xia fan ying ,ti ji zui jia tan re hai yuan wen du ke jiang di yao 100℃,dan que cu jin le gui suan bei de sheng cheng 。（11）tong guo tan suan yan kuang hua ji dui chong jing dan tan re hai yuan fan ying jin hang jiang hua ,yan jiu fa xian ,CaCO3、Na2CO3ji K2CO3jun neng cu jin chong jing dan tan re hai yuan ti ji tan qi hua fan ying jin hang ,jiang di ti ji fan ying wen du 。tian jia CaCO3zai 850℃fan ying shi BaSzhuai hua lv zui gao ,tong shi ji hai ju you gu liu tuo gui he shu song shou liao de zuo yong 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自贵州大学的张煜，发表于刊物贵州大学2019-07-16论文，是一篇关于重晶石论文,碳热还原论文,固相反应论文,相变行为论文,过程强化论文,贵州大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自贵州大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。