.44 北京科技大学学报 第35卷 不同温度还原后球团和原始球团的X射线衍 分为三层，各层的微观结构如图7所示.外层是较 射物相分析结果如图6所示.X射线衍射物相分 为疏松的还原产物，由Fe3O4和钛铁晶石组成的固 析表明原始含钒钛铁矿球团主要含铁物相为赤铁矿 溶体：中间是反应进行的过渡区域，可以观察到正 (Fe2O3)和铁板钛矿(Fe2TiO5). 在还原的钛赤铁矿颗粒，四周灰色的磁铁矿和钛铁 由图5可以看出含钒钛铁矿球团的还原是由外 晶石固溶体包围着白色的钛赤铁矿核心：中心是较 向内逐渐进行的，因此根据还原过程中形成的还原 密实的未还原钛赤铁矿 产物不同，球团内部变化可分为如下四个阶段 由于磁铁矿和钛铁晶石具有相似的结构，二 第一阶段(200~700℃)，赤铁矿和铁板钛矿 者可以形成完全固溶体，钛赤铁矿网格形状消 的还原.由图2可知，在还原初期还原度略微增 失.其中部分磁铁矿与钛铁晶石形成高铁钛铁晶石 加，金属化率几乎不增加.X射线衍射物相分析 (FesTiOs),部分磁铁矿作为“自由磁铁矿”.发生的 表明此阶段主要含铁物相为磁铁矿(FegO4)、赤铁 主要反应如下： 矿(Fe2O3)、钛铁晶石(Fe2TiO4)和高铁钛铁晶石 3Fe203+CO-2Fe301+CO2. (Fe5TiOg),如图6所示.发生的主要反应是赤铁 刊矿还原为磁铁矿，铁板钛矿还原为钛铁晶石.从图 Fe2TiOs +CO-Fe2TiO.+CO2. 5(b)700℃含钒钛铁矿球团光片断面可以看出球团 FesO+Fe2TiO4-Fes TiOs. (b) d 外 图5不同温度下球团宏观剖面图.(a)原始球团：(b)700℃；(c)900℃（保温）：(d)1300℃ Fig.5 Macro-sectional view of the pellets at different temperatures:(a)original pellet;(b)700 C;(c)900C(thermostatic):(d) 1300℃ 第二阶段(700900℃（未保温）)，磁铁矿还原. Fe✉O4+C0一3Fe0+C02. 由图2可知，在此阶段还原度和金属化率增加较快： 由图6可知主要含铁物相为浮士体(FO)、磁铁矿 FesTiOs+CO-3FeO+Fe2TiO+CO2. (Fe3O4)和钛铁晶石(Fe2TiO4).随着温度的升高Fe 峰逐渐增强，金属铁开始还原出来.图8为700℃ 第三阶段(900（未保温）~1000℃)，浮士体还原 时含钒钛铁矿球团边缘的扫描电镜像及各元素的面 由图2可知，在此阶段金属化率迅速增加，经过保 分布.由图8(a)可知在球团边缘有浮士体生成.这 温后还原度增加减缓，主要进行的是金属铁的还原 是由于未与钛铁晶石化合的“自由磁铁矿”易于还 由图6可知此阶段的主要含铁物相为金属铁、浮士 原，首先还原为浮士体.因为还原生成的浮士体与 体(FeO)和钛铁晶石(Fe2TiO).矿相显微镜观察 高铁钛铁晶石结构不同，导致浮士体与高铁钛铁晶， 发现在900℃时含钒钛铁矿球团边缘少量浮士体还 石分开，开始出现钛铁分离的趋势.由面扫描图可 原为金属铁，经过30mi加保温后金属铁含量显著增 以看出浮士体中的Ti含量较少，T主要分布在颜 多.从图6也可看出Fe峰明显增强，因此还原度和 色较深的高铁钛铁晶石中，Si和A1在钛铁晶石中 金属化率曲线在保温区间显著上升.从900℃保温 分布较多，而Mg在浮士体中分布较多. 30mim后球团断面上可以看到此时球团也分为从 随着温度的升高，浮土体不断从磁铁矿和钛铁 外到内的三层，如图5(c)所示，各层微观结构如图 晶石固溶体中分离出来，最终高铁钛铁晶石中的磁 9所示.外层的主要矿物是金属铁、钛铁晶石和渣 铁矿也还原为浮士体，留下难还原的钛铁晶石. 相，并且存在较多的孔洞，可以使还原气体进入球 主要发生的反应如下： 团内部.中间层只有少量金属铁还原出来，并且金北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 不 同温度还原后球 团和原始球 团的 射线衍 射物相分析结果如图 所示 射线衍射物相分 析表 明原始含钒钦铁矿球团主要含铁物相为赤铁矿 凡 和铁板钦矿 由图 可以看出含钒钦铁矿球团的还原是由外 向内逐渐进行的, 因此根据还 原过程 中形成的还原 产物不 同, 球团内部变化可分为如下四个阶段 第一 阶段 、 ℃ , 赤铁矿 和铁板钦矿 的还原 由图 可 知, 在还原初期还原度略微增 加 , 金属化率几乎不增加 射线衍射物相分析 表明此阶段主要含铁物相为磁铁矿 、 赤铁 矿 、 钦铁晶石 和高铁钦铁晶石 , 如 图 所 示 发生的主要反应是赤铁 矿还原为磁铁矿, 铁板钦矿还原为钦铁晶石 从图 ℃含钒钦铁矿球团光片断面可 以看出球团 分为三层 , 各层的微观结构如图 所示 外层是较 为疏松的还原产物 , 由 、和钦铁晶石组成的固 溶体 中间是反应进行的过渡区域 , 可以观察到正 在还原的钦赤铁矿颗粒 , 四周灰色的磁铁矿和钦铁 晶石固溶体包围着 白色的钦赤铁矿核心 中心是较 密实的未还原钦赤铁矿 由于磁铁矿和钦铁 晶石具有相似 的结构, 一二 者可 以形成完全 固溶 体 , 钦 赤铁 矿 网格形 状消 失 其 中部分磁铁矿与钦铁晶石形成 高铁钦铁 晶石 。 , 部分磁铁矿作为 “自由磁铁矿一 发生的 主要反应如下 一 、 ' 一 凡 一 朴 、 图 不 同温度下球团宏观剖面图 原始球团 一 、 、 ℃ ℃ 保温 , ℃ , 、 、 第二阶段 、 ℃ 未保温 , 磁铁矿还原 由图 可知, 在此阶段还原度和金属化率增加较快 由图 可知主要含铁物相为浮士体 、磁铁矿 和钦铁晶石 随着温度的升高 峰逐渐增强 , 金属铁 开始还原出来 图 为 ℃ 时含钒钦铁矿球团边缘的扫描 电镜像及各元素的面 分布 由图 可知在球团边缘有浮士体生成 这 是 由于未与钦铁 晶石化合的 “自由磁铁矿 ” 易于还 原, 首先还原为浮士体 因为还原生成的浮士体与 高铁钦铁晶石结构不同, 导致浮士体与高铁钦铁 晶 石分开, 开始 出现钦铁分离的趋势 由面扫描图可 以看出浮士体中的 含量较少, 主要分布在颜 色较深 的高铁钦铁 晶石 中, 和 在钦铁晶石 中 分布较多, 而 在浮士体中分布较多 随着温度的升高 , 浮士体不断从磁铁矿和钦铁 晶石固溶体中分离出来 , 最终高铁钦铁晶石中的磁 铁矿也还原为浮士体, 留下难还原的钦铁晶石 主要 发 生 的反 应如 下 一 孔 十 一 凡 第三阶段 未保温 ℃ , 浮士体还原 由图 可知, 在此阶段金属化率迅速增加, 经过保 温后还原度增加减缓 , 主要进行的是金属铁的还原 由图 可知此阶段的主要含铁物相为金属铁 、浮士 体 凡 和钦铁 晶石 麦 矿相显微镜观察 发现在 ℃时含钒钦铁矿球团边缘少量浮士体还 原为金属铁, 经过 , 保温后金属铁含量显著增 多 从图 也可看 出 峰明显增强 , 因此还原度和 金属化率 曲线在保温区间显著上升 从 。 ℃保温 后球 团断面上可 以看到此时球团也分为从 外到内的三层 , 如图 所示, 各层微观结构如图 所示 外层的主要矿物是金属铁 、 钦铁晶石和渣 相, 并且存在较多的孔洞 , 可以使还原气体进入球 团内部 中间层只有少量金属铁还 原出来, 并且金