第5期 胡文韬等：高铁铝土矿直接还原一溶出工艺 ·509· 100 解离度降低，更多夹杂于熔渣中的微细粒铁单质流 失到尾矿的缘故 90 下式为铝酸钠生成机理，为吸热反应，温度升高 有利于反应发生. 70 Al203+Na2C03=Na20Al203+C02↑.(1) 但是，在1100℃以上会发生下面所示反应，生 60 ·te ▲Fe) 成铝硅酸钠等复杂化合物.这些化合物不溶于水， 50 不能溶出分离，使)降低 90095010001050110011501200 还原温度C Al203+Si02+Na2C03= Na20·Al203Si02+C02↑. (2) 图5还原温度对T(Fe)E(Fe)和A的影响 综合还原温度对T(Fe)、e(Fe)和na的影响，选 Fig.5 Influence of reduction temperature on T(Fe),s(Fe)and 择1100℃作为最佳还原温度. (b)s Ca Fe Fe 0 246810 0 246810 40n Electron lmage 1 能量keV 能量keV 图6金属铁中的夹渣扫描电镜照片()以及照片中1点(b)和2点(c)的能谱 Fig.6 SEM image of inclusions in iron (a),EDS spectra of Points 1 (b)and 2 (c)in the image 2.1.3还原时间对产品的影响 质重新氧化.其中有磁性的氧化铁会混入精矿，降 在Na,C03用量为39.02%、还原温度为 低T(Fe);无磁性的则流失到尾矿，降低ε(Fe).新 1100℃和还原剂用量为11.9%的条件下，还原时间 生成的铝酸钠不是很稳定，长时间高温还原会少量 对T(Fe)、e(Fe)和n,的影响如图7所示. 分解为氧化铝，减少水溶性氧化铝的生成量而降 10 低)A: 综合还原时间对T(Fe)、e(Fe)和nA的影响，选 90 择60min作为最佳还原时间. 80 2.1.4还原剂用量对产品的影响 在Na,C03用量为39.02%、还原温度为 ■ 70 1100℃和还原时间为60min的条件下，还原剂用量 ·TFe) 对T(Fe),s(Fe)和na的影响如图8所示. 60 8(Fe) 研究表明，还原剂用量增加会“稀释”物料、降 40 60 80 100 120 还原时间min 低物料中Na,C03的有效含量，通过Na,CO3含量的 图7还原时间对T(Fc)、e(Fe)和nA的影响 作用间接促使T(Fe)逐渐降低. Fig.7 Influence of reduction time on T(Fe),g(Fe)and nA 高温下C0-Fe之间存在平衡，某一温度下C0 平衡浓度恒定.为了维持平衡浓度、补充还原反应 随着还原时间的延长，T(Fe)、g(Fe)和)a曲线 消耗的C0,需要还原剂充分过量.还原剂用量不足 均有最大值.原因是反应初始阶段还原反应和氧化 时，气氛中C0浓度对ε(Fe)具有支配地位，还原不 铝的转化尚未完成，增加时间有利于获得更优的实 充分的非磁性铁流失于尾矿，因此还原剂用量由 验指标.随着还原时间的延长，还原剂的消耗使还 9.09%~16.89%过程中s(Fe)逐渐提高.当还原 原气氛减弱，FeOC之间的平衡被破坏，部分铁单 剂用量大于16.89%时，还原剂的“稀释”效应开始第 5 期 胡文韬等: 高铁铝土矿直接还原--溶出工艺 图 5 还原温度对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响 Fig． 5 Influence of reduction temperature on T( Fe) ，ε( Fe) and ηA 解离度降低，更多夹杂于熔渣中的微细粒铁单质流 失到尾矿的缘故． 下式为铝酸钠生成机理，为吸热反应，温度升高 有利于反应发生． Al2O3 + Na2CO3 Na2O·Al2O3 + CO2↑． ( 1) 但是，在 1 100 ℃ 以上会发生下面所示反应，生 成铝硅酸钠等复杂化合物． 这些化合物不溶于水， 不能溶出分离，使 ηA降低． Al2O3 + SiO2 + Na2CO3  Na2O·Al2O3 ·SiO2 + CO2↑． ( 2) 综合还原温度对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响，选 择 1 100 ℃作为最佳还原温度． 图 6 金属铁中的夹渣扫描电镜照片( a) 以及照片中 1 点( b) 和 2 点( c) 的能谱 Fig． 6 SEM image of inclusions in iron ( a) ，EDS spectra of Points 1 ( b) and 2 ( c) in the image 2. 1. 3 还原时间对产品的影响 在 Na2CO3 用 量 为 39. 02% 、还 原 温 度 为 1 100 ℃和还原剂用量为 11. 9% 的条件下，还原时间 对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响如图 7 所示． 图 7 还原时间对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响 Fig． 7 Influence of reduction time on T( Fe) ，ε( Fe) and ηA 随着还原时间的延长，T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA曲线 均有最大值． 原因是反应初始阶段还原反应和氧化 铝的转化尚未完成，增加时间有利于获得更优的实 验指标． 随着还原时间的延长，还原剂的消耗使还 原气氛减弱，Fe--O--C 之间的平衡被破坏，部分铁单 质重新氧化． 其中有磁性的氧化铁会混入精矿，降 低 T( Fe) ; 无磁性的则流失到尾矿，降低 ε( Fe) ． 新 生成的铝酸钠不是很稳定，长时间高温还原会少量 分解为氧化铝，减少水溶性氧化铝的生成量而降 低 ηA． 综合还原时间对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响，选 择 60 min 作为最佳还原时间． 2. 1. 4 还原剂用量对产品的影响 在 Na2CO3 用 量 为 39. 02% 、还 原 温 度 为 1 100 ℃和还原时间为 60 min 的条件下，还原剂用量 对 T( Fe) 、ε( Fe) 和 ηA的影响如图 8 所示． 研究表明，还原剂用量增加会“稀释”物料、降 低物料中 Na2CO3 的有效含量，通过 Na2CO3 含量的 作用间接促使 T( Fe) 逐渐降低． 高温下 C--O--Fe 之间存在平衡，某一温度下 CO 平衡浓度恒定． 为了维持平衡浓度、补充还原反应 消耗的 CO，需要还原剂充分过量． 还原剂用量不足 时，气氛中 CO 浓度对 ε( Fe) 具有支配地位，还原不 充分的非磁性铁流失于尾矿，因此还原剂用量由 9. 09% ～ 16. 89% 过程中 ε( Fe) 逐渐提高． 当还原 剂用量大于 16. 89% 时，还原剂的“稀释”效应开始 ·509·