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《高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中鐵顆粒長大特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第30卷第5期武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.30,No.52007年10月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Oct.2007高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中鐵顆粒長大特性研究周繼程,薛正良,李宗強(qiáng),張海峰(武漢科技大學(xué)鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢,430081)摘要:研究鄂西高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中金屬鐵顆粒的長大特性,并著重討論還原溫度、渣相堿度及反應(yīng)時(shí)間對鐵顆粒長大的影響。研究結(jié)果表明,高磷鮞狀赤鐵礦直接還原
2、過程中金屬鐵顆粒成核及晶核長大的過程是破壞原礦鮞狀結(jié)構(gòu)的過程;提高還原溫度以及延長還原時(shí)間有利于鐵顆粒的聚集長大,提高渣相堿度不利于鐵顆粒的聚集長大。關(guān)鍵詞:高磷鮞狀赤鐵礦;直接還原;金屬鐵顆粒中圖分類號(hào):TF533.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):167223090(2007)0520458203“寧鄉(xiāng)式”鮞狀赤鐵礦具有高磷、高硅、高鋁、分析表明,赤鐵礦中脈石礦物主要是含氯和氟的低硫、中貧鐵等特點(diǎn),這種鐵礦石的磷賦存于膠磷磷灰石(Ca2PO4Cl,Ca5(PO4)3F)和石英。礦中,并與富含氧化鐵的鮞綠泥石混
3、雜在一起,形表1原料化學(xué)成分(wB/%)[1,2]成同心層狀相間的鮞粒結(jié)構(gòu)。赤鐵礦呈針成分原料狀、片狀集合體嵌布在菱鐵礦和鮞綠泥石中,顆粒TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOCaF2SP高磷嵌布粒度極細(xì)(1～3μm),單體解離困難,因此,赤鐵礦47.924.7616.195.562.640.671.300.0131.05這種鐵礦石的選別分離相當(dāng)困難[3]。若不改變鐵消石灰--1.340.2668.480.65-0.10.003煤粉--5.634.050.630.33-0.650.02的賦存狀態(tài),鐵就
4、難于有效精選富集,磷也無法有注:煤粉中w固定碳=86.05%。效剔除。本研究利用內(nèi)配碳高溫自還原技術(shù)將赤鐵礦快速還原成金屬鐵,在高溫下金屬鐵通過一2試驗(yàn)研究方法定程度的聚集長大,破壞其鮞粒結(jié)構(gòu),改變鐵的賦將鐵礦石和煤粉用球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)磨至粒度小存狀態(tài),然后通過磁選得到金屬鐵粉。因此,如何于120目,并按預(yù)定方案進(jìn)行配料。各種原料混在高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中實(shí)現(xiàn)鐵顆粒的勻后壓制成<20mm×22mm的團(tuán)塊。團(tuán)塊經(jīng)重建和長大,便成為實(shí)現(xiàn)金屬鐵與富含磷的脈石分離的基本前提。本文著重研究鄂西高磷鮞狀赤110±5
5、℃烘干后置于石墨坩堝內(nèi),然后在高溫碳-1鐵礦直接還原過程中金屬鐵顆粒的長大特征,并管爐內(nèi)以120～150℃·min升溫至規(guī)定溫度對其機(jī)理進(jìn)行初探。進(jìn)行還原。在整個(gè)還原過程中爐內(nèi)通N2保護(hù)。將還原后的團(tuán)塊制成光片進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察。本1礦石的來源及性質(zhì)研究的工藝流程如圖1所示。試驗(yàn)用礦石取自湖北恩施土家族苗族自治州本次試驗(yàn)中,組成內(nèi)配碳團(tuán)塊的主要配料參黑石板礦區(qū),這種鐵礦石鮞粒粒度為0.1～0.4mm,赤鐵礦呈鱗片狀、纖維狀與脈石礦物混雜繁狀嵌布,含鐵40%～50%,鮞粒中的赤鐵礦的環(huán)帶寬度為30μm以下。由
6、于赤鐵礦結(jié)晶顆粒極細(xì),一般在1～3μm,在選別分離上相當(dāng)困難。赤鐵礦的主要化學(xué)成分如表1所示。X2衍射圖1高磷鮞狀赤鐵礦直接還原流程圖收稿日期:2007201223作者簡介:周繼程(19812),男,武漢科技大學(xué)碩士生.E2mail:jichengzhou2@sohu.com通訊作者:薛正良(19622),男,武漢科技大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師.E2mail:xuezhl2008@sohu.com2007年第5期周繼程,等:高磷鮞狀赤鐵礦直接還原過程中鐵顆粒長大特性研究459數(shù)有內(nèi)配碳比和渣相堿度。其中內(nèi)配碳比
7、(即團(tuán)由圖2中可以看出,隨著溫度的升高,鐵顆粒塊中的碳氧摩爾比)xC/xO=1.0表示內(nèi)配碳團(tuán)塊的尺寸明顯長大(圖2(a)和圖2(b)比較);渣相堿中氧化鐵全部被直接還原成金屬鐵時(shí)所需消耗的度升高使鐵顆粒尺寸明顯減小(圖2(b)和圖2(c)固定碳量;渣相堿度R=wCaO/wSiO。通過實(shí)驗(yàn)分比較);延長反應(yīng)時(shí)間,有利于鐵顆粒的長大(圖22析內(nèi)配碳比、渣相堿度、還原溫度和還原時(shí)間對還(c)和圖2(d)比較)。原過程鐵顆粒尺寸的影響。3.2影響內(nèi)配碳團(tuán)塊中鐵顆粒長大的因素3.2.1還原溫度對鐵顆粒長大的影響3
8、結(jié)果及討論溫度是影響鐵顆粒長大的決定性因素,在本3.1還原后團(tuán)塊的微觀結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)中,隨著溫度的升高,鐵的擴(kuò)散遷移和滲碳加圖2為不同條件下還原后團(tuán)塊的顯微結(jié)構(gòu)照速,使其熔點(diǎn)降低,有利于鐵相的擴(kuò)散凝聚。如圖片。觀察表明,原礦中的鮞狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)不復(fù)存在,2(a)和圖2(b)所示,在其他條件相同的情況下,還原過程中所生成的球狀或類球狀顆粒被淺灰色1200℃時(shí)的團(tuán)塊中的鐵顆粒明顯比1100℃時(shí)物質(zhì)包裹;能譜分析表明,球狀顆粒主要成分為金
