2试验结果与讨论-表面技术.doc

收稿日期：2015-01-15 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. N140106001) 作者简介：李国峰（1987-），男，博士研究生，主要从事复杂难选矿产资源的高效分选及利用。 鲕状赤铁矿深度还原过程中铁颗粒的长大特性 李国峰，韩跃新，高 鹏，孙永升 ( （东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819） 摘 要：采用深度还原技术处理鲕状赤铁矿，还原产品中铁颗粒的粒度是影响分选指标的关键。通过扫描电子显微镜测试技术，对还原产品中铁颗粒的微观形貌进行分析，进而考察还原条件对铁颗粒长大特性的影响。结果表明，升高还原温度能够促进鲕状结构的破坏、增加还原物料的流动性，有利于铁颗粒的长大；随着还原时间的延长，铁颗粒的形成及长大过程可分为还原成核、深度还原和颗粒粗化三个阶段；增大C/O摩尔比使铁氧化物与还原剂的接触更加充分，促进金属铁的生成，并逐渐长大为铁颗粒。 关键词：鲕状赤铁矿；深度还原；金属铁；颗粒形貌；长大特性 Doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2015.0x4.00x 中图分类号: TD 925. 7 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2015）04 我国鲕状赤铁矿资源储量丰富，已探明储量约40亿t，远景储量超过100亿t[1]。该矿具有原矿铁品位低（35%~50%）、赤铁矿与石英和鲕绿泥石等脉石矿物形成同心环状结构、铁矿物结晶粒度微细难以单体解离等特点，是典型的复杂难选矿石[2]。孙永生等[3]对鲕状赤铁矿的矿石性质进行分析，认为采用传统选矿方法难以有效回收该矿石中的铁，而采用选冶联合工艺更为合理。 近年来，采用深度还原技术处理复杂难选矿石取得了极大地进展，也为鲕状赤铁矿的开发利用提供了广阔的前景[4–6]。在鲕状赤铁矿深度还原过程中，铁氧化物按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的顺序直接还原为金属铁，金属铁聚集长大为一定粒度的铁颗粒并与脉石矿物形成共生关系[7–8]。对还原产品进行磨矿，实现铁颗粒从脉石矿物中解离，经弱磁选即可获得铁品位和铁回收率均大于90%的深度还原铁粉[9–10]。本文对不同还原条件下，铁颗粒的长大特性进行研究，以期为鲕状赤铁矿深度还原工艺参数的选择及后续的磨矿、磁选工艺的确定提供理论依据。 1 试验原料和试验方法 1.1 试验原料 试验所用高磷鲕状赤铁矿取自湖北，原矿化学成分和X射线衍射分析分别见如表1和图1所示。 表1 原矿化学成分分析 / % Table 1 Chemical compositions of oolitic hematitethe raw ore % TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOPSTiO2KMn42.214.3121.805.474.330.591.310.130.190.410.20 图1 原矿X射线衍射分析 图谱 Fig. 1 X-ray diffraction patternrn of oolitic hematitthe rawe ore 由表1可知，矿石铁品位为42.21%，其他成分主要为SiO2 21.80%，Al2O3 5.47%，CaO 4.33%。图1表明，矿石中有用矿物为赤铁矿，主要脉石矿物为石英和绿泥石等。 试验所用还原剂为煤粉，取自吉林。煤粉工业分析如见表2所示，表明煤粉中固定碳含量为67.83%，灰分和挥发分含量分别为18.45%和12.02%，有害杂质硫的含量较低，为0.028%。 表2 煤的工业分析 / % Table 2 Proximate analysis of the coal % 固定碳挥发份灰分水分S67.8318.4512.021.480.0281.2 试验方法 将鲕状赤铁矿和煤粉分别破碎后，用2 mm的标准筛进行筛分，筛上部分返回破碎，至全部通过2 mm筛孔。将原矿和按设定的C/O摩尔比（煤粉中的C与铁氧化物中的O的摩尔比）配入的煤粉混匀后装入刚玉坩埚中备用。试验设备为KSL-1400X型轨道箱式炉，其加热元件为硅碳棒，炉膛温度由S型单铂铑热电偶测量，并由708P智能温度调节仪自动控制，精度为±1 K。当炉膛温度升至设定温度时，将坩埚放入炉膛内，到指定时间取出坩埚进行水淬得到还原产品。将还原产品与冷杉树脂均匀混合，经研磨抛光制作成光片，采用日立S-3400N扫描电子显微镜观察不同还原条件下铁颗粒的微观形貌。 2 试验结果与讨论 2.1 还原温度的影响 还原时间50 min、C/O摩尔比2.0条件下，还原温度对铁颗粒形貌的影响如见图2所示。图2(a)中，还原产品基本保持着原矿的鲕状结构，个别鲕粒的结构