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

چکیدهمقدمه: ایلمنیت به عنوان مهم­ترین 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 ۵۰۰- ۱۱۰۰ درجه سانتی­گراد 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 FeTiO۳ 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 ۷۶% در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی­گراد بدست آمد. با افزایش دمای احیا، آهن از ساختار ایلمنیت به بیرون نفوذ و در اطراف ذره تجمع کرده است. TiO­۲ به صورت لایه ه­ای 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 TiO۲ 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 ۷۶ درصد را فراهم می­کند.