·1334· 北京科技大学学报 第33卷 从图5可以看出，在1200℃下还原120min后， 100 有大量的金属Fe(白色)被还原出来，有部分Fe,O, 未被还原，且有少量碳剩余 0-0% ◆一是 40 -3% 5% 20 80120160200 t/min 图6CaF2对金属化率的影响 Fig.6 Effect of CaF2 addition on the metallization degree 长大.CaF,能够起到强化还原作用是因为CaF2在 图5还原产物的显微结构 还原过程中起到了降低固相反应产物熔点和黏度的 Fig.5 Micrograph of the reduction sample 作用圆，有效优化了还原过程中的传热和传质条 2.6强化还原研究 件.CaF2熔点低，且与高熔点Al2O3氧化物形成低 2.6.1CaF2的影响 熔点的共晶体，共晶体的形成使得高熔点相减少，降 为研究CF,对强化钒钛磁铁精矿直接还原的 低了熔化温度回.因此加入CF2有利于内部扩散， 影响，在还原温度为1200℃、碳铁摩尔比为1.3的 降低了熔化温度，使固相反应在较低的温度下就能 实验条件下，添加了质量分数分别为1.0%、3.0% 较快地进行，优化了还原环境，促进钒钛磁铁精矿的 和5.0%的CaF,其对钒钛磁铁精矿直接还原的影 还原 响结果见图6和图7 2.6.2Na2C03的影响 从图6可以看出：加入CF2后，钒钛磁铁精刊矿 为研究Na2C0,对强化钒钛磁铁精矿直接还原 的金属化率均有不同程度的提高，且随着CaF2加入 的影响，在还原温度为1200℃、碳铁摩尔比为1.3 量的增加，在相同反应时间下的金属化率增加；在还 的实验条件下，添加了质量分数分别为1.0%、 原时间为120min时，加入3.0%CaF2的还原产物 3.0%和5.0%的Na,C03,其对钒钛磁铁精矿直接还 金属化率为93.3%，比未添加CaF2时提高了 原的影响结果见图8. 8.8%:加入量超过3.0%时，金属化率增长趋于平 从图8可以看出：加入Na,C03后，钒钛磁铁精 缓，强化还原效果不明显，因此取CaF,的最佳加入 矿的金属化率均有不同程度的提高，随着Na2CO 量为3.0%.从图7可以看出，添加3.0%CaF2的 加入量的增大，强化还原效果越好；还原时间为120 还原产物中金属铁连晶和凝聚程度高，铁粒子明显 min时，加入3.0%Na,C03的还原产物金属化率为 400 b 200 Fe 100 TiTi 4 能量e 400H 300 200 Ti 10 Fe Fe 6 10 能量keV 图7添加3.0%Caf2的样品在1200℃下还原120min后的SEM(a)和EDS(b)图 Fig.7 SEM image (a)and EDS spectra (b)of the sample with 3.0%CaF2 addition after reduction for 120 min at 1200 C北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 从图 5 可以看出，在 1 200 ℃下还原 120 min 后， 有大量的金属 Fe( 白色) 被还原出来，有部分 Fe3O4 未被还原，且有少量碳剩余． 图 5 还原产物的显微结构 Fig． 5 Micrograph of the reduction sample 图 7 添加 3. 0% CaF2 的样品在 1 200 ℃下还原 120 min 后的 SEM ( a) 和 EDS ( b) 图 Fig． 7 SEM image ( a) and EDS spectra ( b) of the sample with 3. 0% CaF2 addition after reduction for 120 min at 1 200 ℃ 2. 6 强化还原研究 2. 6. 1 CaF2 的影响 为研究 CaF2 对强化钒钛磁铁精矿直接还原的 影响，在还原温度为 1 200 ℃、碳铁摩尔比为 1. 3 的 实验条件下，添加了质量分数分别为 1. 0% 、3. 0% 和 5. 0% 的 CaF2，其对钒钛磁铁精矿直接还原的影 响结果见图 6 和图 7． 从图 6 可以看出: 加入 CaF2 后，钒钛磁铁精矿 的金属化率均有不同程度的提高，且随着 CaF2 加入 量的增加，在相同反应时间下的金属化率增加; 在还 原时间为 120 min 时，加入 3. 0% CaF2 的还原产物 金属 化 率 为 93. 3% ，比 未 添 加 CaF2 时 提 高 了 8. 8% ; 加入量超过 3. 0% 时，金属化率增长趋于平 缓，强化还原效果不明显，因此取 CaF2 的最佳加入 量为 3. 0% ． 从图 7 可以看出，添加 3. 0% CaF2 的 图 6 CaF2 对金属化率的影响 Fig． 6 Effect of CaF2 addition on the metallization degree 还原产物中金属铁连晶和凝聚程度高，铁粒子明显 长大． CaF2 能够起到强化还原作用是因为 CaF2 在 还原过程中起到了降低固相反应产物熔点和黏度的 作用［8］，有效优化了还原过程中的传热和传质条 件． CaF2 熔点低，且与高熔点 Al2O3 氧化物形成低 熔点的共晶体，共晶体的形成使得高熔点相减少，降 低了熔化温度［9］． 因此加入 CaF2 有利于内部扩散， 降低了熔化温度，使固相反应在较低的温度下就能 较快地进行，优化了还原环境，促进钒钛磁铁精矿的 还原． 2. 6. 2 Na2CO3 的影响 为研究 Na2CO3 对强化钒钛磁铁精矿直接还原 的影响，在还原温度为 1 200 ℃、碳铁摩尔比为 1. 3 的实 验 条 件 下，添 加 了 质 量 分 数 分 别 为 1. 0% 、 3. 0% 和 5. 0% 的 Na2CO3，其对钒钛磁铁精矿直接还 原的影响结果见图 8． 从图 8 可以看出: 加入 Na2CO3 后，钒钛磁铁精 矿的金属化率均有不同程度的提高，随着 Na2CO3 加入量的增大，强化还原效果越好; 还原时间为 120 min 时，加入 3. 0% Na2CO3 的还原产物金属化率为 ·1334·