微波低溫清潔干燥攀枝花鈦精礦工藝研究

【摘要】：鈦精礦作為生產(chǎn)鈦白粉、海綿鈦的主要原料,通常由鈦鐵礦或者鈦磁鐵礦經(jīng)重力、磁力和浮選分離等選礦方法進(jìn)行富集得到,經(jīng)選礦后的鈦精礦水分含量較高,需進(jìn)行干燥處理,常用的回轉(zhuǎn)窯干燥由于干燥溫度較高,導(dǎo)致物料中的浮選藥劑大量揮發(fā),對環(huán)境污染較大；同時(shí)回轉(zhuǎn)窯干燥過程中因物料翻動(dòng)產(chǎn)生大量粉塵,必須進(jìn)行收塵處理,致使布袋更換頻率高,增加了干燥成本,因此急需尋求一種新型的干燥方法。 本文針對常規(guī)回轉(zhuǎn)窯干燥鈦精礦工藝中存在的問題,充分利用微波選擇加熱性的特點(diǎn),提出了微波低溫清潔干燥浮選鈦精礦的新工藝。論文在研究含水鈦精礦在微波場中的介電特性及升溫行為的基礎(chǔ)上,開展了微波低溫干燥鈦精礦小試、擴(kuò)大化試驗(yàn)研究,為微波低溫清潔干燥浮選鈦精礦的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體研究如下： (1)采用微波諧振腔微擾法對含水鈦精礦微波介電特性進(jìn)行了分析研究,獲得了鈦精礦含水量與介電常數(shù)ε',介電損耗ε",損耗正切角tanδ的關(guān)聯(lián)規(guī)律。研究表明,鈦精礦介電常數(shù)ε',介電損耗ε"以及損耗正切角tanδ與含水量成正比關(guān)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與含水量成反比,物料含水量愈大,微波穿透深度愈小,當(dāng)含水量大于2%時(shí),微波穿透深度基本趨于恒定。 (2)對鈦精礦在微波場中的升溫行為進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出了鈦精礦在微波場中的升溫速率方程。鈦精礦在微波場中的升溫過程分為三個(gè)階段：快速升溫階段,恒溫階段和繼續(xù)升溫階段,其中快速升溫階段水分脫除很少,而干燥過程主要發(fā)生在恒溫階段；繼續(xù)升溫階段主要是由于干鈦精礦本身具有較強(qiáng)的吸波性。由快速升溫階段升溫速率方程可知,物料的升溫速率除與本身熱容相關(guān)外,還與其自身的介電參數(shù)(損耗因子)和電磁場強(qiáng)有關(guān),因此物料的吸波性能的強(qiáng)弱可以通過其在微波場中的升溫度速率定性的判斷。微波功率越大,鈦精礦升溫速率就越大。 (3)開展了微波低溫干燥鈦精礦實(shí)驗(yàn)研究,并采用響應(yīng)曲面法對微波低溫干燥鈦精礦工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,建立了相關(guān)模型,得出最佳的工藝參數(shù)為干燥溫度70.00℃,物料厚度為2.20cm,干燥時(shí)間為14min。此條件下,實(shí)際相對脫水率的平均值為89.53%,與構(gòu)建模型預(yù)測的理論值相對誤差為0.523%,說明該模型精確度較高,可以準(zhǔn)確反映鈦精礦相對脫水率與各因素之間的關(guān)系。與常規(guī)低溫干燥對比表明：在保證浮選藥劑不揮發(fā)的情況下,微波低溫干燥極大的縮短了干燥時(shí)間,提高了干燥效率。 (4)在微波低溫干燥浮選鈦精礦小試基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)大化試驗(yàn)研究,在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下,分別研究了微波功率和物料厚度對相對脫水率的影響,并分析了干燥能耗。結(jié)果表明：微波動(dòng)態(tài)干燥干燥效率大于靜態(tài)干燥,且干燥能耗降低。擴(kuò)大試驗(yàn)的最優(yōu)工藝參數(shù)為：微波功率36kW,物料厚度1.5cm,干燥時(shí)間為15min,此時(shí)鈦精礦相對脫水率為90.8%,干燥能耗為1.56kW·h/kg。 【關(guān)鍵詞】：微波干燥 鈦精礦 低溫 干燥能耗
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD926.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 鈦資源分布概括12-14
• 1.1.1 世界鈦資源現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 中國鈦資源現(xiàn)狀13-14
• 1.2 鈦精礦14-19
• 1.2.1 鈦的選礦和富集14-17
• 1.2.2 鈦精礦的干燥17-19
• 1.3 微波干燥技術(shù)研究19-22
• 1.3.1 微波加熱概述19-20
• 1.3.2 微波干燥原理20-21
• 1.3.3 微波干燥技術(shù)的特點(diǎn)21-22
• 1.4 微波干燥在冶金領(lǐng)域中的應(yīng)用22-24
• 1.4.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.2 國外研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5 課題研究背景及意義24-25
• 1.6 主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 攀枝花鈦精礦介電特性及升溫特性研究26-38
• 2.1 介電特性測試系統(tǒng)及微波場升溫裝置26-30
• 2.1.1 介電特性測試方法及原理26-29
• 2.1.2 微波升溫裝置29-30
• 2.2 攀枝花鈦精礦介電特性研究30-34
• 2.2.1 鈦精礦含水量對介電特性的影響30-33
• 2.2.2 鈦精礦含水量對微波穿透深度的影響33-34
• 2.3 攀枝花鈦精礦升溫特性研究34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 攀枝花鈦精礦低溫干燥實(shí)驗(yàn)研究38-60
• 3.1 原料分析38-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備39-40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法40
• 3.4 常規(guī)低溫干燥鈦精礦實(shí)驗(yàn)40-44
• 3.4.1 干燥溫度對相對脫水率的影響40-42
• 3.4.2 物料厚度對相對脫水率的影響42-43
• 3.4.3 干燥時(shí)間對相對脫水率的影響43-44
• 3.5 微波低溫干燥鈦精礦實(shí)驗(yàn)44-48
• 3.5.1 干燥溫度對相對脫水率的影響44-46
• 3.5.2 物料厚度對相對脫水率的影響46-47
• 3.5.3 干燥時(shí)間對相對脫水率的影響47-48
• 3.6 微波低溫干燥鈦精礦響應(yīng)曲面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究48-57
• 3.6.1 響應(yīng)曲面法48-49
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-50
• 3.6.3 模型擬合50-51
• 3.6.4 回歸方程方差分析51-53
• 3.6.5 響應(yīng)曲面分析53-57
• 3.6.6 條件優(yōu)化及驗(yàn)證57
• 3.7 常規(guī)與微波低溫干燥工藝對比57-58
• 3.8 本章小結(jié)58-60
• 第四章 微波低溫清潔干燥攀枝花鈦精礦擴(kuò)大化試驗(yàn)研究60-70
• 4.1 擴(kuò)大化試驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方案60-62
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備60-61
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方案61-62
• 4.1.3 計(jì)算公式62
• 4.2 擴(kuò)大化試驗(yàn)結(jié)果及討論62-69
• 4.2.2 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-67
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-69
• 4.2.4 參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-82
• 附錄82-83

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