توصيفگر ها :
سنگ‌آهن تيتانومگنتيت , فرآيند تشويه مغناطيسي , اكسيداسيون , راكتور بسترسيال , راكتور بسترثابت , گاز متان
چكيده فارسي :
يكي از مهم‌ترين مشكلات موجود در صنايع فولاد، كاهش منابع با كيفيت آهن مي‌باشد. در نتيجه، استفاده از يك روش فرآوري مناسب به‌منظور پرعيارسازي سنگ‌آهن با ويژگي‌هاي مناسب مي‌تواند تأثير به سزايي در افزايش بهره وري اين صنايع داشته‌باشد. امروزه از روش‌هاي گوناگوني مانند كوره بلند براي استحصال آهن استفاده مي‌شود كه هركدام از اين روش‌ها مزايا و معايب خاص خود را دارند. استفاده از روش‌هاي پرعيارسازي علاوه بر بازيابي قابل‌قبول، بايد از نظر زيست‌محيطي كمترين آلودگي را داشته‌باشند. فرآيند تشويه مغناطيسي يكي از اميدوار كننده ترين روش‌هايي مي‌باشد كه از نظر اقتصادي و زيست‌محيطي نتايج مطلوبي را داشته است. در اين مطالعه به بررسي فرآيند تشويه مغناطيسي در راكتور هاي بسترسيال و بستر ثابت با استفاده از دو نوع نمونه تيتانومگنتيت پرداخته مي‌شود. جهت انجام فرآيند هاي اكسيداسيون و احيا از دو نوع راكتور بستر سيال در مقياس نيمه صنعتي و راكتور بسترثابت در مقياس آزمايشگاهي استفاده شد كه، براي انجام فرآيند هاي اكسيداسيون و احيا در راكتور بستر سيال از نمونه تيتانومگنتيت متعلق به ذخيره اي در سيستان و بلوچستان و به منظور انجام فرآيند احيا و اكسيداسيون در راكتور بسترثابت از نمونه تيتانومگنتيت متعلق به ذخيره اي در اروميه استفاده شد. در اين پژوهش فرآيند احيا به دو صورت مورد استفاده قرار گرفت، در حالت اول، قبل از انجام فرآيند احيا يك مرحله اكسيداسيون و در حالت دوم، فرآيند احيا بدون انجام اكسيداسيون صورت گرفت. لازم به ذكر است كه فرآيند اكسيداسيون در دماهاي 700، 800، 900، 1000 و 1100 درجه سانتي گراد و فرآيند احيا در دماهاي 550، 600، 650، 700 و 750 درجه سانتي گراد زده شد. همچنين، تأثير دما، حضور و عدم حضور فرآيند اكسيداسيون به‌منظور پرعيارسازي سنگ‌آهن تيتانومگنتيت مورد بررسي قرار گرفت. در اين مطالعه از آناليزهاي XRD، XRF، تيتراسيون و توصيف ميكروسكوپي مقاطع نازك-صيقلي براي تجزيه و تحليل نمونه‌هاي اوليه و نمونه‌هايي كه تحت‌تأثير فرآيندهاي اكسيداسيون و احيا قرار گرفتند، استفاده شد. آزمايش‌هاي انجام شده در دو راكتور بسترسيال و بسترثابت نشان داد كه، فرآيند تشويه احيايي با گاز متان به‌عنوان عامل احيا كننده مي‌تواند هماتيت موجود در نمونه را به مگنتيت با خاصيت مغناطيسي بالا تبديل كند. همچنين فرآيند اكسيداسيون باعث شكسته شدن پيوند بين تيتانيوم و آهن مي‌شود. با انجام فرآيند احيا در حضور و عدم حضور اكسيداسيون در راكتور بسترثابت، ميزان بازيابي به ترتيب به 81/82 و 72/83 درصد افزايش يافت. همچنين با انجام فرآيند احيا با اكسيداسيون و بدون اكسيداسيون در راكتور بسترسيال ميزان بازيابي به 19/80 و 12/76 درصد رسيد.
چكيده انگليسي :
One of the most significant challenges facing the steel industry is the depletion of high-quality iron resources. Consequently, employing suitable beneficiation techniques to enrich iron ore with desirable characteristics can significantly enhance the efficiency of these industries. Various methods, such as the blast furnace, are currently used for iron extraction, each with its own advantages and drawbacks. Beneficiation methods, in addition to providing acceptable recovery, should also have minimal environmental impact. Magnetic roasting is one of the most promising methods, offering favorable economic and environmental outcomes. This study investigates the magnetic roasting process in fluidized and fixed bed reactors using two types of titanomagnetite samples. Semi-industrial scale fluidized bed reactors were used for oxidation and reduction processes, while a laboratory-scale fixed bed reactor was employed for oxidation and reduction processes using titanomagnetite samples from a deposit in Urmia. In this research, the reduction process was conducted in two ways: first, an oxidation step was performed before the reduction process, and second, the reduction process was carried out without prior oxidation. Notably, the oxidation process was conducted at temperatures of 700, 800, 900, 1000, and 1100 degrees Celsius, while the reduction process was carried out at temperatures of 550, 600, 650, 700, and 750 degrees Celsius. Additionally, the impact of temperature and the presence or absence of the oxidation process on the beneficiation of titanomagnetite iron ore was examined. XRD, XRF, titration, and thin section microscopy analyses were used to characterize the initial samples and those subjected to oxidation and reduction processes. Experiments conducted in both fluidized and fixed bed reactors demonstrated that the reductive roasting process using methane as a reducing agent can convert hematite present in the sample to magnetite with high magnetic properties. Furthermore, the oxidation process breaks the bond between titanium and iron. By conducting the reduction process with and without prior oxidation in the fixed bed reactor, the recovery rate increased to 81.82% and 72.83%, respectively. Similarly, by conducting the reduction process with and without oxidation in the fluidized bed reactor, the recovery rate reached 80.19% and 76.12%, respectively.
