微波低温清洁干燥攀枝花钛精矿工艺研究

【摘要】：钛精矿作为生产钛白粉、海绵钛的主要原料,通常由钛铁矿或者钛磁铁矿经重力、磁力和浮选分离等选矿方法进行富集得到,经选矿后的钛精矿水分含量较高,需进行干燥处理,常用的回转窑干燥由于干燥温度较高,导致物料中的浮选药剂大量挥发,对环境污染较大；同时回转窑干燥过程中因物料翻动产生大量粉尘,必须进行收尘处理,致使布袋更换频率高,增加了干燥成本,因此急需寻求一种新型的干燥方法。 本文针对常规回转窑干燥钛精矿工艺中存在的问题,充分利用微波选择加热性的特点,提出了微波低温清洁干燥浮选钛精矿的新工艺。论文在研究含水钛精矿在微波场中的介电特性及升温行为的基础上,开展了微波低温干燥钛精矿小试、扩大化试验研究,为微波低温清洁干燥浮选钛精矿的产业化奠定了坚实的基础。具体研究如下： (1)采用微波谐振腔微扰法对含水钛精矿微波介电特性进行了分析研究,获得了钛精矿含水量与介电常数ε',介电损耗ε",损耗正切角tanδ的关联规律。研究表明,钛精矿介电常数ε',介电损耗ε"以及损耗正切角tanδ与含水量成正比关系,物料含水量越大,其值就越大,物料的吸波性能越好；物料的微波穿透深度与含水量成反比,物料含水量愈大,微波穿透深度愈小,当含水量大于2%时,微波穿透深度基本趋于恒定。 (2)对钛精矿在微波场中的升温行为进行了研究,推导出了钛精矿在微波场中的升温速率方程。钛精矿在微波场中的升温过程分为三个阶段：快速升温阶段,恒温阶段和继续升温阶段,其中快速升温阶段水分脱除很少,而干燥过程主要发生在恒温阶段；继续升温阶段主要是由于干钛精矿本身具有较强的吸波性。由快速升温阶段升温速率方程可知,物料的升温速率除与本身热容相关外,还与其自身的介电参数(损耗因子)和电磁场强有关,因此物料的吸波性能的强弱可以通过其在微波场中的升温度速率定性的判断。微波功率越大,钛精矿升温速率就越大。 (3)开展了微波低温干燥钛精矿实验研究,并采用响应曲面法对微波低温干燥钛精矿工艺参数进行优化,建立了相关模型,得出最佳的工艺参数为干燥温度70.00℃,物料厚度为2.20cm,干燥时间为14min。此条件下,实际相对脱水率的平均值为89.53%,与构建模型预测的理论值相对误差为0.523%,说明该模型精确度较高,可以准确反映钛精矿相对脱水率与各因素之间的关系。与常规低温干燥对比表明：在保证浮选药剂不挥发的情况下,微波低温干燥极大的缩短了干燥时间,提高了干燥效率。 (4)在微波低温干燥浮选钛精矿小试基础上进行了扩大化试验研究,在静态和动态条件下,分别研究了微波功率和物料厚度对相对脱水率的影响,并分析了干燥能耗。结果表明：微波动态干燥干燥效率大于静态干燥,且干燥能耗降低。扩大试验的最优工艺参数为：微波功率36kW,物料厚度1.5cm,干燥时间为15min,此时钛精矿相对脱水率为90.8%,干燥能耗为1.56kW·h/kg。 【关键词】：微波干燥 钛精矿 低温 干燥能耗
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD926.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 钛资源分布概括12-14
• 1.1.1 世界钛资源现状12-13
• 1.1.2 中国钛资源现状13-14
• 1.2 钛精矿14-19
• 1.2.1 钛的选矿和富集14-17
• 1.2.2 钛精矿的干燥17-19
• 1.3 微波干燥技术研究19-22
• 1.3.1 微波加热概述19-20
• 1.3.2 微波干燥原理20-21
• 1.3.3 微波干燥技术的特点21-22
• 1.4 微波干燥在冶金领域中的应用22-24
• 1.4.1 国内研究现状22-23
• 1.4.2 国外研究现状23-24
• 1.5 课题研究背景及意义24-25
• 1.6 主要研究内容25-26
• 第二章 攀枝花钛精矿介电特性及升温特性研究26-38
• 2.1 介电特性测试系统及微波场升温装置26-30
• 2.1.1 介电特性测试方法及原理26-29
• 2.1.2 微波升温装置29-30
• 2.2 攀枝花钛精矿介电特性研究30-34
• 2.2.1 钛精矿含水量对介电特性的影响30-33
• 2.2.2 钛精矿含水量对微波穿透深度的影响33-34
• 2.3 攀枝花钛精矿升温特性研究34-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 攀枝花钛精矿低温干燥实验研究38-60
• 3.1 原料分析38-39
• 3.2 实验设备39-40
• 3.3 实验方法40
• 3.4 常规低温干燥钛精矿实验40-44
• 3.4.1 干燥温度对相对脱水率的影响40-42
• 3.4.2 物料厚度对相对脱水率的影响42-43
• 3.4.3 干燥时间对相对脱水率的影响43-44
• 3.5 微波低温干燥钛精矿实验44-48
• 3.5.1 干燥温度对相对脱水率的影响44-46
• 3.5.2 物料厚度对相对脱水率的影响46-47
• 3.5.3 干燥时间对相对脱水率的影响47-48
• 3.6 微波低温干燥钛精矿响应曲面法优化实验研究48-57
• 3.6.1 响应曲面法48-49
• 3.6.2 实验设计与实验结果49-50
• 3.6.3 模型拟合50-51
• 3.6.4 回归方程方差分析51-53
• 3.6.5 响应曲面分析53-57
• 3.6.6 条件优化及验证57
• 3.7 常规与微波低温干燥工艺对比57-58
• 3.8 本章小结58-60
• 第四章 微波低温清洁干燥攀枝花钛精矿扩大化试验研究60-70
• 4.1 扩大化试验设备及实验方案60-62
• 4.1.1 实验设备60-61
• 4.1.2 实验方案61-62
• 4.1.3 计算公式62
• 4.2 扩大化试验结果及讨论62-69
• 4.2.2 静态实验结果分析62-67
• 4.2.3 动态实验结果分析67-69
• 4.2.4 参数优化及验证69
• 4.3 本章小结69-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 结论70-71
• 5.2 展望71-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-82
• 附录82-83

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