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《高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中铁颗粒长大特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第30卷第5期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol.30,No.52007年10月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Oct.2007高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中铁颗粒长大特性研究周继程,薛正良,李宗强,张海峰(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081)摘要:研究鄂西高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的长大特性,并着重讨论还原温度、渣相碱度及反应时间对铁颗粒长大的影响。研究结果表明,高磷鲕状赤铁矿直接还原
2、过程中金属铁颗粒成核及晶核长大的过程是破坏原矿鲕状结构的过程;提高还原温度以及延长还原时间有利于铁颗粒的聚集长大,提高渣相碱度不利于铁颗粒的聚集长大。关键词:高磷鲕状赤铁矿;直接还原;金属铁颗粒中图分类号:TF533.1文献标志码:A文章编号:167223090(2007)0520458203“宁乡式”鲕状赤铁矿具有高磷、高硅、高铝、分析表明,赤铁矿中脉石矿物主要是含氯和氟的低硫、中贫铁等特点,这种铁矿石的磷赋存于胶磷磷灰石(Ca2PO4Cl,Ca5(PO4)3F)和石英。矿中,并与富含氧化铁的鲕绿泥石混
3、杂在一起,形表1原料化学成分(wB/%)[1,2]成同心层状相间的鲕粒结构。赤铁矿呈针成分原料状、片状集合体嵌布在菱铁矿和鲕绿泥石中,颗粒TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOCaF2SP高磷嵌布粒度极细(1～3μm),单体解离困难,因此,赤铁矿47.924.7616.195.562.640.671.300.0131.05这种铁矿石的选别分离相当困难[3]。若不改变铁消石灰--1.340.2668.480.65-0.10.003煤粉--5.634.050.630.33-0.650.02的赋存状态,铁就
4、难于有效精选富集,磷也无法有注:煤粉中w固定碳=86.05%。效剔除。本研究利用内配碳高温自还原技术将赤铁矿快速还原成金属铁,在高温下金属铁通过一2试验研究方法定程度的聚集长大,破坏其鲕粒结构,改变铁的赋将铁矿石和煤粉用球磨机进行细磨至粒度小存状态,然后通过磁选得到金属铁粉。因此,如何于120目,并按预定方案进行配料。各种原料混在高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中实现铁颗粒的匀后压制成<20mm×22mm的团块。团块经重建和长大,便成为实现金属铁与富含磷的脉石分离的基本前提。本文着重研究鄂西高磷鲕状赤110±5
5、℃烘干后置于石墨坩埚内,然后在高温碳-1铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的长大特征,并管炉内以120～150℃·min升温至规定温度对其机理进行初探。进行还原。在整个还原过程中炉内通N2保护。将还原后的团块制成光片进行显微结构观察。本1矿石的来源及性质研究的工艺流程如图1所示。试验用矿石取自湖北恩施土家族苗族自治州本次试验中,组成内配碳团块的主要配料参黑石板矿区,这种铁矿石鲕粒粒度为0.1～0.4mm,赤铁矿呈鳞片状、纤维状与脉石矿物混杂繁状嵌布,含铁40%～50%,鲕粒中的赤铁矿的环带宽度为30μm以下。由
6、于赤铁矿结晶颗粒极细,一般在1～3μm,在选别分离上相当困难。赤铁矿的主要化学成分如表1所示。X2衍射图1高磷鲕状赤铁矿直接还原流程图收稿日期:2007201223作者简介:周继程(19812),男,武汉科技大学硕士生.E2mail:jichengzhou2@sohu.com通讯作者:薛正良(19622),男,武汉科技大学教授,博士生导师.E2mail:xuezhl2008@sohu.com2007年第5期周继程,等:高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中铁颗粒长大特性研究459数有内配碳比和渣相碱度。其中内配碳比
7、(即团由图2中可以看出,随着温度的升高,铁颗粒块中的碳氧摩尔比)xC/xO=1.0表示内配碳团块的尺寸明显长大(图2(a)和图2(b)比较);渣相碱中氧化铁全部被直接还原成金属铁时所需消耗的度升高使铁颗粒尺寸明显减小(图2(b)和图2(c)固定碳量;渣相碱度R=wCaO/wSiO。通过实验分比较);延长反应时间,有利于铁颗粒的长大(图22析内配碳比、渣相碱度、还原温度和还原时间对还(c)和图2(d)比较)。原过程铁颗粒尺寸的影响。3.2影响内配碳团块中铁颗粒长大的因素3.2.1还原温度对铁颗粒长大的影响3
8、结果及讨论温度是影响铁颗粒长大的决定性因素,在本3.1还原后团块的微观结构分析实验中,随着温度的升高,铁的扩散迁移和渗碳加图2为不同条件下还原后团块的显微结构照速,使其熔点降低,有利于铁相的扩散凝聚。如图片。观察表明,原矿中的鲕状结构已经不复存在,2(a)和图2(b)所示,在其他条件相同的情况下,还原过程中所生成的球状或类球状颗粒被浅灰色1200℃时的团块中的铁颗粒明显比1100℃时物质包裹;能谱分析表明,球状颗粒主要成分为金
