مشخصه ‌یابی شیمیایی و مینرالوژیکی کنسانتره ایلمنیت کهنوج و بررسی رفتار احیایی آن در محیط گاز هیدروژن

مقدمه: ایلمنیت به عنوان مهم ترین منبع استخراج تیتانیوم و اکسید آن با به کارگیری فرآیندهای سولفاتی، کلریدی و گدازش فرآوری می شود. در این روش ها، حذف ناقص آهن همراه تیتانیوم، دستیابی به رنگدانه سفید را با مشکل مواجه می کند. به منظور بهبود حذف آهن، پیش فرآوری ایلمنیت توسط فرآیندهای احیای کربوترمی با هدف تبدیل آهن به شکل قابل انحلال و قابل گدازش مانند آهن فلزی، راه کاری است که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به مشکلات فنی و زیست محیطی احیاء کربوترمی، جایگزین کردن کک توسط هیدروژن روشی نوین است که مزیت های قابل توجهی را در فرآیندهای جداسازی بعدی به همراه دارد.روش: در این پژوهش ابتدا کنسانتره ایلمنیت کهنوج مورد مشخصه یابی مینرالوژیکی، شیمیایی و ساختاری قرار گرفت. سپس احیاء غیر هم دما گندله ها توسط گاز هیدروژن در بازه دمایی 500- 1100 درجه سانتی گراد انجام گرفت. درجه احیا بر اساس کاهش وزن رخ داده پس از احیا محاسبه شد. مشخصه یابی نمونه ها به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی، آنالیز فازی پراش پرتو ایکس و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس انجام شد.یافته ها: کنسانتره ایلمنیت کهنوج از فاز اصلی fetio3 تشکیل شده است که هماتیت به همراه مقدار جزئی فاز اسفن در آن دیده می شود. همچنین mg و mn نیز در آنالیز شیمیایی به مقدار محدودی یافت می شود. در این تحقیق حداکثر درجه احیاء معادل 76% در دمای 1100 درجه سانتی گراد بدست آمد. با افزایش دمای احیا، آهن از ساختار ایلمنیت به بیرون نفوذ و در اطراف ذره تجمع کرده است. tio 2 به صورت لایه ه ای در اطراف هسته احیا نشده قرار گرفته است. با افزایش زمان احیا تجمع فاز فروسودوبروکیت در مرکز ذرات ایلمنیت مشاهده شد. جدایش عناصر ناخالصی mg و mn به سمت مرکز ذره باعث گیر افتادن آهن باقیمانده در مرکز ذره می شود و می تواند جداسازی کامل اکسیدهای آهن همراه ایلمنیت را با مشکل مواجه کند.نتیجه گیری: احیاء گندله های ایلمنیت کهنوج توسط گاز هیدروژن می تواند باعث احیاء اکسیدهای آهن موجود در ساختار ایلمنیت و جداسازی موثر fe و tio2 از همدیگر شود. تشکیل ذرات آهن فلزی پس از احیا و به دنبال آن جدایش موثر آن از ساختار ایلمنیت، رسیدن به میزان بالای درجه احیا معادل 76 درصد را فراهم می کند.

chemical and mineralogical characterization of kahnuj ilmenite concentrate and investigation of its reduction behavior in pure hydrogen gas

introduction: ilmenite is considered the most important source of titanium and its oxide and is usually processed by sulfate, chloride, and smelting processes. in all these processes, incomplete removal of iron combined with titanium is the main problem. in order to improve iron removal, pre-processing of ilmenite by carbothermic reduction processes is a solution used in the industry. considering the technical and environmental problems of carbothermic, replacing coke by hydrogen, is a new method that brings significant advantages in the subsequent separation processes.methods: in this research, kahnuj ilmenite concentrate is first characterized through physical, chemical, and structural analysis techniques. gas reduction of the ilmenite pellets using pure hydrogen gas was performed, and then reduction products subjected to further characterization. the reduction degree was calculated based on the weight loss after the reduction process. samples were characterized using optical microscopy, electron microscopy, x-ray diffraction analysis, and energy-dispersive x-ray spectroscopy.findings: the kahnuj ilmenite concentrate is composed of the fetio3 as the main phase, hematite, and a partial sphene phase within the ilmenite grains. mn and mg found in the chemical analysis of the concentrate led to incomplete separation of iron oxides in ilmenite.in this research, a maximum reduction degree of 76% is achievable at a reduction temperature of 1100 °c. with an increase in the reduction temperature, metallic iron diffused out the ilmenite structure and accumulated around the particles. with an increase in the reduction time, the aggregation of the pseudobrookite phase, occurred in the center of the ilmenite particles.