·94 北京科技大学学报 第36卷 原熔分工艺处理硫酸渣制取珠铁的最佳工艺参数， 还原剂为褐煤，主要成分（质量分数，%）为：固定碳 并提出不脱或少脱硫的建议，为工业化生产处理硫 50.65,挥发份39.18，灰分6.26，S0.48.助熔剂为 酸渣提供参考. 分析纯石灰石，CaC03≥99%. 图1和图2分别是硫酸渣粒径分布及X射线衍 1原料性质及研究方法 射(XRD)谱.由图可知硫酸渣粒径较小，其中65% 1.1原料性质 颗粒在400目以下：硫酸渣中铁主要以赤铁矿状态 实验所用含铁原料为来自某厂经过沸腾氧化焙 存在，还有部分的磁铁矿及硫化铁，铁品位及硫含量 烧制备硫酸后产出的硫酸渣，主要化学成分见表1. 都较高. 表1硫酸渣主要成分（质量分数） Table 1 Main chemical composition of pyrite cinder % TFe Si0, Al203 Cao MgO Na,0 K20 63.61 3.98 0.94 0.29 0.18 0.19 8.30×10-22.50×10-2 0.55 70 1.2硫酸渣还原熔分热力学 60 表2为硫酸渣还原熔分过程中主要还原反应及 50 相关热力学数据.根据热力学基本原理知氧化物越 40 稳定，在氧势图中对应的位置越低，还原势越高.转 30 底炉中的温度较高，图3中阴影部分显示了在1573~ 20 1773K(即1300~1500℃)温度范围内几种铁氧化 10 物还原势的高低，可以看出还原势的高低依次是 ☑ Fe0>Fe,04>Fe,SiO,>Fe20,·实验所用原料铁含 <38 38-4444-74 74-150 粒径μm 量很高，SiO2含量较低，反应过程中生成的Fe,SiO, 图1硫酸渣粒径分布 较少，因此在实验过程中Fe,SiO,生成对整体还原熔 Fig.1 Size distribution of pyrite cinder 分过程影响很小o 1.3研究方法 3000 1-Fe 0. 实验过程中，硫酸渣在105℃鼓风式干燥箱中 2500 2-Fe0 3-FeS 烘干4h,脱除其中自由水，还原剂煤磨至-100目 2000 备用.根据计算进行配料，按照比例将硫酸渣、还原 1500 剂、助熔剂和黏结剂混合后充分混匀，采用高压压球 1000 机将配料压制成规则的、大小一致的含碳球团.当 500 快速升温箱式电炉达到设定温度后，将盛有含碳球 团的刚玉坩埚置于马弗炉中进行还原熔分，焙烧完 20 30 40 50 60 70 80 成后取出用石墨盖盖住坩埚防止二次氧化.将获得 29) 图2硫酸渣的X射线衍射谱 的珠铁及渣样按要求制样检测分析.具体实验流程 Fig.2 XRD pattern of pyrite cinder 如图4所示 表2主要还原反应及相关热力学数据 Table 2 Thermodynamical data of main reduction reactions 编号 反应式 △G8/(Jmdl-) 反应开始温度/K 1 3Fe203+C=2fe30,+C0 124429-224.2T 555.0 Fe304+C=3Fc0+C0 207510-217.62T 953.4 3 Fe0+C=Fe+CO 149600-150.36T 994.9 Fe2 SiO +2C =2Fe Si02 +2CO 354140-341.59T 1036.7 5 Fe2 SiO +2C +2Ca0=2Fe+Caz Si0 +2CO 235347-310.71T 757.4北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 原熔分工艺处理硫酸渣制取珠铁的最佳工艺参数， 并提出不脱或少脱硫的建议，为工业化生产处理硫 酸渣提供参考． 1 原料性质及研究方法 1. 1 原料性质 实验所用含铁原料为来自某厂经过沸腾氧化焙 烧制备硫酸后产出的硫酸渣，主要化学成分见表 1． 还原剂为褐煤，主要成分( 质量分数，% ) 为: 固定碳 50. 65，挥发份 39. 18，灰分 6. 26，S 0. 48． 助熔剂为 分析纯石灰石，CaCO3≥99% ． 图 1 和图2 分别是硫酸渣粒径分布及 X 射线衍 射( XＲD) 谱． 由图可知硫酸渣粒径较小，其中 65% 颗粒在 400 目以下; 硫酸渣中铁主要以赤铁矿状态 存在，还有部分的磁铁矿及硫化铁，铁品位及硫含量 都较高． 表 1 硫酸渣主要成分( 质量分数) Table 1 Main chemical composition of pyrite cinder % TFe SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O P S 63. 61 3. 98 0. 94 0. 29 0. 18 0. 19 8. 30 × 10 － 2 2. 50 × 10 － 2 0. 55 图 1 硫酸渣粒径分布 Fig． 1 Size distribution of pyrite cinder 图 2 硫酸渣的 X 射线衍射谱 Fig． 2 XＲD pattern of pyrite cinder 1. 2 硫酸渣还原熔分热力学 表 2 为硫酸渣还原熔分过程中主要还原反应及 相关热力学数据． 根据热力学基本原理知氧化物越 稳定，在氧势图中对应的位置越低，还原势越高． 转 底炉中的温度较高，图 3 中阴影部分显示了在 1573 ～ 1773 K ( 即 1300 ～ 1500 ℃ ) 温度范围内几种铁氧化 物还原势的高低，可以看出还原势的高低依次是 FeO ＞ Fe3O4 ＞ Fe2 SiO4 ＞ Fe2O3 ． 实验所用原料铁含 量很高，SiO2含量较低，反应过程中生成的 Fe2 SiO4 较少，因此在实验过程中 Fe2 SiO4生成对整体还原熔 分过程影响很小［10］． 1. 3 研究方法 实验过程中，硫酸渣在 105 ℃ 鼓风式干燥箱中 烘干 4 h，脱除其中自由水，还原剂煤磨至 － 100 目 备用． 根据计算进行配料，按照比例将硫酸渣、还原 剂、助熔剂和黏结剂混合后充分混匀，采用高压压球 机将配料压制成规则的、大小一致的含碳球团． 当 快速升温箱式电炉达到设定温度后，将盛有含碳球 团的刚玉坩埚置于马弗炉中进行还原熔分，焙烧完 成后取出用石墨盖盖住坩埚防止二次氧化． 将获得 的珠铁及渣样按要求制样检测分析． 具体实验流程 如图 4 所示． 表 2 主要还原反应及相关热力学数据 Table 2 Thermodynamical data of main reduction reactions 编号 反应式 ΔGΘ /( J·mol － 1 ) 反应开始温度/K 1 3 Fe2O3 + C = 2 Fe3O4 + CO 124429 － 224. 2T 555. 0 2 Fe3O4 + C = 3FeO + CO 207510 － 217. 62T 953. 4 3 FeO + C = Fe + CO 149600 － 150. 36T 994. 9 4 Fe2 SiO4 + 2C = 2Fe + SiO2 + 2CO 354140 － 341. 59T 1036. 7 5 Fe2 SiO4 + 2C + 2CaO = 2Fe + Ca2 SiO4 + 2CO 235347 － 310. 71T 757. 4 ·94·